Dans une ampoule en verre hermétique, de la taille d'un doigt, bout une vapeur métallique. Le composant principal est le césium, mais il cache un pour cent de rubidium. Un faisceau laser à une longueur d'onde de 795 nanomètres détecte cette impureté et la fait briller.

Le rubidium seul donnerait un signal faible : les atomes traversent le faisceau trop rapidement. Mais le césium agit comme une foule dense, dans laquelle les atomes de rubidium se bousculent et se ralentissent. Un atome lent reste plus longtemps dans le faisceau — et la réponse devient plus lumineuse.

C'est comme chercher un visage familier dans une foule : seul, on passe en courant, mais dans la foule, on est obligé de marcher lentement — et on est plus facile à repérer.

La cellule est entièrement en saphir. Le verre ordinaire noircit à 500°C à cause des vapeurs métalliques, tandis que le saphir supporte la chaleur sans se troubler. Cela permet d'étudier des mélanges à haute température.

Les spectres mesurés fournissent une estimation des collisions entre les atomes de césium et de rubidium. Ces données sont nécessaires pour les horloges atomiques de précision et les capteurs quantiques.