自人类文明伊始，我们就开始利用一些能观察到的周期性现象进行计时。太阳东升西落，人们学会在地上竖起一根木棍，通过步测影子的长度读出时间，这就是最初的时钟，也被称为日规。而后，人们在日规的基础上发展出更精巧的日晷。后来，水钟和钟摆的出现使得计时越来越不依赖自然的日光。
如今，原子的振荡是科学家目前所能观测到的最稳定的周期性事件，而原子钟也成了目前世界上最精确的计时器，它的稳定程度甚至超过了自然行星系统的运行。现今最精确的光学原子钟差不多能精确到10¹分之一，换句话说，如果它从宇宙大爆炸之初就开始运行，一直走到今天，误差也不超过1秒。
然而科学家并没有止步于此，他们正努力制造出一种比原子钟更精确的时钟。它被称为核钟，甚至可能成为有史以来最精确的计时器，据估计，其精度可以达到原子钟的10倍。物理学家相信，随着时钟精确度的不断提高，它们能帮助探索更多问题，将探索的目光推向更极致的边缘。
原子钟利用的是电子的能量跃迁来计时。根据量子物理学，原子中的电子在特定的能级上只能携带一定量的能量。为了使原子中的电子从一个能级到达另一个能级，必须用适当频率的激光照射原子。这一频率，也就是光的电磁波振荡的速率，就可以作为一个非常精确的计时器。
核钟能通过核能级之间的跃迁，而不是电子能级的跃迁来计时。值得注意的是，由于原子核比原子的电子壳层小得多，它对外界的扰动更加不敏感。原子核能够抵御会干扰原子钟的杂散电场或磁场的影响。因此一些物理学家相信，核钟更稳定，也更精确。
在了解跃迁能量的大小之后，科学家下一步的目标就是用激光触发它，并在未来数年内建造出真正的核钟。目前，科学家尝试的方法包括频率梳和电子桥等。频率梳是一种创建激光不连续频率阵列的方法，它有望启动跃迁，并更准确地测量其能量；而电子桥的大致原理则是使激光首先激发电子，然后再将能量转移到原子核。
不少物理学家相信，更精确的时钟可以推动依赖于它们的技术的改进，比如GPS导航。
核钟还可以让人们对物理学中的基本思想进行新的测试，许多物理学家感兴趣的是，它可以帮助确定自然中的一些基本常数是否会随时间而变化。例如，一些研究表明，精细结构常数（决定电磁相互作用强度的数字）在某些情况下可能会产生变化，而核钟就是寻找基本常数变化的完美系统。这些装置同样能够测试爱因斯坦的广义相对论的基础，也就是所谓的等效原理。
这种极为精确的时钟甚至还有潜力用于寻找暗物质，或者解决物理学中的一些大问题，帮助揭开物理学的新篇章。