يمر شعاع ليزر عبر خلية زجاجية تحتوي على بخار السيزيوم. تتحرك الذرات في البخار بشكل عشوائي، كحشد في محطة قطار: كل ذرة تدخل الشعاع، وتمكث فيه لحظة، ثم تخرج منه. حالتها الداخلية — وهي أشبه باتجاه مغناطيس صغير — تتغير تحت تأثير الضوء. لو كانت جميع الذرات متطابقة وساكنة، لكانت الإشارة منتظمة. لكنها تتحرك، وهذه الحركة تفسد الصورة.
عندما تدخل ذرة إلى الشعاع، يمكن أن يكون مغناطيسها الصغير موجهًا في أي اتجاه. الأمر أشبه بأن كل مارٍّ جديد عند المدخل يختار عشوائيًا بأي يد يحمل حقيبته. هذا العشوائية تولّد ضجيجًا في الإشارة. قاس العلماء هذا الضجيج على جهاز حقيقي وقارنوه بالحسابات. اتضح أنه عند الترددات الأقل من 100 كيلوهرتز، المصدر الرئيسي للضجيج هو مرور الذرات عبر الشعاع نفسه، وليس التبديلات الداخلية فيها.
فهم هذا الضجيج ضروري لصنع مستشعرات أكثر حساسية. هذه المستشعرات المعتمدة على أبخرة الذرات يمكنها قياس المجالات المغناطيسية بدقة تصل إلى أجزاء صغيرة جدًا، وكذلك كشف المجالات الكهربائية الضعيفة. نظريتنا تساعد في فصل الإشارة المفيدة عن الضجيج الناتج عن الذرات نفسها.
يُستخدم السيزيوم في أدق الساعات في العالم. ذرة السيزيوم تهتز 9 192 631 770 مرة في الثانية — وهذا هو تعريف الثانية.