本发明提供一种CPT原子钟物理系统，包括在第一方向上依次层叠的激光发射组件、偏光组件、球形气室组件和光电探测器；所述球形气室组件包括导热支架、球形气室本体和第二加热片；所述导热支架设有两端开口的容置腔，第一端的开口朝向所述光电探测器，第二端的开口朝向所述偏光组件，所述球形气室本体位于所述容置腔内，所述第二加热片位于所述导热支架的第一端，且与所述导热支架贴合连接，所述第二加热片对应所述开口的位置设有第一通孔。本发明解决了当前球形气室温度的均匀性差的问题。