В 1955 году создал первый атомный стандарт частоты (времени) на пучке атомов цезия, в результате которого через три года (1958) возникла служба времени, основанная на атомном стандарте частоты. В 1959 году Академия наук СССР наградила Эссена золотой медалью имени А. С. Попова за работы по созданию и применению атомного стандарта частоты.