Doktorandin / Doktorand (m/w/d) Physik (26-69-4B)

Position – Deutsch

Doktorandin / Doktorand (m/w/d) in Physik

Entgeltgruppe 13 (TVöD Bund), befristet für 3 Jahre, Teilzeit (33,15 Wochenstunden)

Messkunst „Made in Germany“ – dafür stehen die ca. 2.100 Mitarbeitenden der Physikalisch‑Technischen Bundesanstalt (PTB). Als nationales Metrologieinstitut und führende Forschungseinrichtung entwickeln wir in einem internationalen Arbeitsumfeld weltweit führende Standards für das Messen. So sorgen wir dafür, dass Menschen und Organisationen Messungen vertrauen können.

Verantwortlichkeiten

• Automatisieren Sie den Uhrenbetrieb für die beiden Uhrenübergänge von ¹⁷³Yb⁺.
• Untersuchen Sie die Stabilitätsverbesserung durch gleichzeitige Abfrage mehrerer Ionen, auch unter Nutzung von Verschränkung.
• Entwickeln Sie Protokolle zur Untersuchung und Nutzung der Hyperfein‑Übergänge von ¹⁷³Yb⁺‑Ionen.
• Bestimmen Sie systematische Frequenzverschiebungen für beide Uhrenübergänge und erstellen Sie ein Unsicherheitsbudget.
• Erweitern Sie die vorhandene Python‑basierte Experimentsteuerung mit ARTIQ.
• Verbessern Sie bestehende Laseraufbauten.
• Führen Sie Vergleichsmessungen mit anderen optischen Uhren durch, analysieren Sie die Ergebnisse und prüfen Sie Unstimmigkeiten des Äquivalenzprinzips sowie andere Effekte jenseits des Standardmodells.
• Präsentieren Sie Forschungsergebnisse auf internationalen Konferenzen und in wissenschaftlichen Zeitschriften.

Profil

• Abgeschlossenes Hochschulstudium (Master/Diplom) in Physik mit „sehr gutem“ Abschluss.
• Kenntnisse und Erfahrungen in Atomphysik, Atom‑Licht‑Wechselwirkung, Laserkühlung, Laserspektroskopie, experimenteller Optik, automatisierter Datenerfassung, Elektronik und Programmierung sind von Vorteil.
• Starkes Interesse an experimentellen Tätigkeiten und ausgeprägtes experimentelles Geschick.
• Hohes Engagement und eigenverantwortliches Arbeiten.
• Ausgeprägte Team- und Kommunikationsfähigkeit.
• Englischkenntnisse C1 Niveau; Deutschkenntnisse sind von Vorteil.
• Bereitschaft zu Dienstreisen im In- und Ausland.

Benefits

Sie forschen in einem international renommierten Team an der technologischen Spitze der Präzisionsmetrologie, entwickeln neuartige Uhrenübergänge von ¹⁷³Yb⁺, automatisieren experimentelle Systeme und erarbeiten innovative Methoden wie Mehrionen‑Abfragen und Verschränkung für die nächste Generation optischer Uhren. Sie profitieren von einer hervorragenden Infrastruktur der PTB und erhalten direkte Promotionsbetreuung durch eine Betreuungsperson der PTB. Zudem müssen Sie keine Lehre übernehmen und können sich voll auf Ihre Promotion fokussieren. Unser PhD‑Programm bietet zusätzliche Möglichkeiten zum Netzwerken auf nationaler und internationaler Ebene.

Eine Übersicht unserer weiteren Benefits finden Sie auf unserer Karriereseite.

Gleichstellung

PTB fördert die Gleichstellung von Frauen und Männern und legt besonderen Wert auf die Bewerbung von Frauen. Wir streben an, die gesellschaftliche Vielfalt widerzuspiegeln. Jede Bewerbung, unabhängig von Geschlecht, Herkunft, Religion, Weltanschauung oder sexueller Identität, ist herzlich willkommen. Schwerbehinderte oder ihnen gleichgestellte Personen werden bei gleicher Eignung bevorzugt berücksichtigt.

Contact

Dr. Nils Huntemann, Tel.: , E‑mail:

Position – English

Doctoral candidate in physics (m/w/d)

Remuneration Group 13 (TVöD Bund), three‑year fixed term, part‑time (33.15 hours/week).

The art of measurement — made in Germany. Striving to perfect it is the mission of the 2,100 employees of PTB, the Physikalisch‑Technische Bundesanstalt. As Germany’s national metrology institute and a leading centre of research, we operate in an international environment to develop world‑class measurement standards. We at PTB work to ensure that people and organisations can trust the measurements they use.

Responsibilities

• Automate the clock operation for the two clock transitions of ¹⁷³Yb⁺.
• Investigate stability improvement by simultaneously interrogating multiple ions, including entanglement.
• Develop protocols for investigating and using the hyperfine transitions of ¹⁷³Yb⁺ ions.
• Determine systematic frequency shifts for both clock transitions and draw up an uncertainty budget.
• Expand the existing Python‑based experimental control system with ARTIQ.
• Enhance existing laser setups.
• Perform, evaluate and analyse comparison measurements with other optical clocks to verify systematic uncertainties and identify violations of the equivalence principle and other effects beyond the Standard Model.
• Present research results at international conferences and in scientific journals.

Qualifications

• Completed a tertiary degree (Master’s or German Diplom) in physics with an overall grade of “very good” (or equivalent).
• Preferably knowledge and experience in atomic physics, atom‑light interaction, laser cooling of atoms, laser spectroscopy, experimental optics, automated data acquisition, electronics and programming.
• Strong interest in experimental work and demonstrable experimental skills.
• Highly committed and capable of working independently.
• Strong teamwork and communication skills.
• English C1 level; German language skills are an advantage.
• Willingness to travel for work in Germany and abroad.

Benefits

You will research in an internationally renowned team at the technological frontier of precision metrology, develop novel clock transitions of ¹⁷³Yb⁺, automate experimental systems and innovate methods such as multi‑ion interrogation and entanglement for the next generation of optical clocks. You will have access to excellent PTB infrastructure and direct supervision by a faculty advisor at PTB. No teaching duties, allowing you to focus entirely on your PhD. The PhD programme also offers opportunities for networking nationally and internationally at conferences.

Further benefits can be found on our careers page.

EEO Statement

PTB promotes gender equality and strongly encourages applications from female candidates. We also aim to reflect societal diversity. All applications are welcome regardless of gender, cultural or social background, religion, ideology or sexual identity. Disabled persons or persons with equivalent status under German law will be given preference where equally qualified.

Contact

Dr. Nils Huntemann, phone: + ‑4430, e‑mail: