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

Teilzeit
Bundesallee 100, 38116 Braunschweig
Mit Berufserfahrung
16.02.26

English version below

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.

In Braunschweig suchen wir Sie für den Fachbereich 4.4 „Zeit und Frequenz“ als:

**Doktorandin / Doktorand (m/w/d)

Physik**Entgeltgruppe 13 TVöD Bund○ befristet für 3 Jahre ○ Teilzeit 33,15 Wochenstunden

Ihre Aufgaben:

In der Arbeitsgruppe 4.43 „Optische Uhren mit gespeicherten Ionen“ soll das Isotop ¹⁷³Yb⁺ für die Verwendung in einer optischen Uhr weiterentwickelt werden. Diese Untersuchungen bauen auf die seit vielen Jahren sehr erfolgreiche Arbeit mit dem Isotop 171 Yb⁺ auf. Für ¹⁷³Yb⁺ wird aufgrund der Struktur des Atomkerns eine stärkere Kopplung für den Uhrenübergang erwartet, was für die optische Uhr vorteilhaft wäre. Andererseits erzeugt der größere Kernspin auch zusätzliche Anforderungen für eine effiziente Kühlung und Zustandspräparation. Sie unterstützen uns mit folgenden Tätigkeiten:

Automatisierung des Uhrenbetriebs für die beiden Uhrenübergänge von ¹⁷³Yb⁺
Untersuchung der Verbesserung der Stabilität durch gleichzeitige Abfrage mehrerer Ionen, auch unter Nutzung von Verschränkung
Entwicklung von Protokollen zur Untersuchung und Nutzung der Hyperfein-Übergänge von ¹⁷³Yb⁺ Ionen
Bestimmung systematischer Frequenzverschiebungen für beide Uhrenübergänge inkl. Aufstellen eines Unsicherheitsbudgets
Erweiterung der existierenden Python-basierten Experimentsteuerung mit ARTIQ
Erweiterung existierender Laseraufbauten
Durchführung, Auswertung und Analyse von Vergleichsmessungen mit anderen optischen Uhren zur Verifikation der evaluierten Unsicherheit sowie zur Suche nach Verletzungen des Äquivalenzprinzips und anderer Effekte jenseits des Standardmodells
Präsentation der Forschungsergebnisse auf internationalen Konferenzen und durch Veröffentlichung in wissenschaftlichen Zeitschriften

Ihr Profil:

Hochschulstudium (Diplom/Master) der Fachrichtung Physik mit „sehr gutem“ Abschluss
Kenntnisse und Erfahrungen auf folgenden Gebieten sind von Vorteil: Atomphysik, Atom-Licht Wechselwirkung, Laserkühlung von Atomen, Laserspektroskopie, experimentelle Optik, automatisierte Datenerfassung, Elektronik, Programmierung
Starkes Interesse an experimentellen Tätigkeiten sowie experimentelles Geschick
Hohes Engagement sowie eigenverantwortliches Arbeiten
Ausgeprägte Team- und Kommunikationsfähigkeit
Englischkenntnisse (C1-Niveau), Deutschkenntnisse sind von Vorteil
Bereitschaft zu Dienstreisen im In- und Ausland

Wir bieten:

Sie forschen in einem international renommierten Team an der technologischen Spitze der Präzisionsmetrologie, indem Sie neuartige Uhrenübergänge von ¹⁷³Yb⁺ erforschen, experimentelle Systeme automatisieren und innovative Methoden, wie Mehrionen-Abfragen und Verschränkung, für die nächste Generation optischer Uhren entwickeln. Dabei profitieren Sie von der hervorragenden Infrastruktur der PTB und der direkten Promotionsbetreuung durch eine Betreuungsperson der PTB. Zudem müssen Sie keine Lehre übernehmen, sondern können sich vollkommen auf Ihre Promotion fokussieren. Unser Promovierendenprogramm bietet zusätzlich die Möglichkeit, sich untereinander sowie national und international u. a. auf wissenschaftlichen Konferenzen zu vernetzen.

Eine Übersicht unserer weiteren Benefits finden Sie auf unserer Karriereseite.

Das ist uns wichtig:

Die PTB fördert die Gleichstellung von Frauen und Männern und ist besonders an der Bewerbung von Frauen interessiert. Gleichzeitig sind wir bestrebt, die gesellschaftliche Vielfalt widerzuspiegeln. Daher ist jede Bewerbung, unabhängig von ihrem Geschlecht, ihrer kulturellen oder sozialen Herkunft, Religion, Weltanschauung oder sexuellen Identität herzlich willkommen. Schwerbehinderte oder ihnen gleichgestellte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt berücksichtigt.

Ihre Bewerbung:

Fachliche Fragen zu dieser Position beantwortet Ihnen im Fachbereich 4.4:

Dr. Nils Huntemann, Tel.: 0531 592-4430, E-Mail: nils.huntemann@ptb.de.

Wir freuen uns auf Ihre Online-Bewerbung bis zum 16. März 2026 unter der Kennziffer 26-26-4B. Bitte nutzen Sie dafür den Button „ONLINE-BEWERBEN“ – dieser führt Sie direkt zu unserem Bewerbungsportal, wo Sie Ihre Unterlagen (Lebenslauf, Zeugnisse, Anschreiben) hochladen können. Bewerbungen per E-Mail können wir nicht berücksichtigen. Mit Ihrer Bewerbung akzeptieren Sie die Datenschutzbestimmungen.

The art of measurement — made in Germany. Striving to perfect it is the mission of the 2100 employees of PTB, the Physikalisch-Technische Bundesanstalt. As Germany’s national metrology institute and a leading center of research, we operate in an international environment to develop world-class measurement standards. We at PTB work to ensure that people and organizations can trust the measurements they use.

At our Braunschweig site, we are looking to fill the following position in Department 4.4 (Time and Frequency):

Doctoral candidate

in physics

Remuneration Group 13 TVöD Bund ○ Three-year fixed term ○ Part-time (33.15 hours/week)

Your tasks:

Working Group 4.43 (Optical Clocks with Trapped Ions) has the task to further develop the ¹⁷³Yb⁺ isotope for use in an optical clock. These investigations are building on the many years of successful work with the 171 Yb⁺ isotope. Due to the structure of the atomic nucleus of ¹⁷³Yb⁺, stronger coupling is expected for the block transition, which would have advantages for the optical clock. However, the larger nuclear spin also entails additional requirements for efficient cooling and state preparation. You will support us by performing the following activities:

Automating clock operation for the two clock transitions of ¹⁷³Yb⁺
Investigating stability improvement by simultaneously interrogating multiple ions by various means, including entanglement
Developing protocols for investigating and using the hyperfine transitions of ¹⁷³Yb⁺ ions
Determining systematic frequency shifts for the two clock transitions and drawing up an uncertainty budget
Expanding the existing Python-based experimental control system with ARTIQ
Enhancing existing laser setups
Performing, evaluating, and analyzing comparison measurements with other optical clocks to verify the systematic uncertainties and to identify violations of the equivalence principle and other effects beyond the standard model
Presenting the research results at international conferences and in scientific journals

Your profile:

You have completed your university studies (master’s degree or German Diplom) in physics with an overall grade of “very good” or the equivalent for non-German degrees.
You ideally possess knowledge and experience in the following fields: atomic physics, atom-light interaction, laser cooling of atoms, laser spectroscopy, experimental optics, automated data acquisition, electronics and programming.
You are highly interested in experimental work and have strong experimental skills.
You are highly committed and capable of working independently
You are a strong team player with excellent communication skills.
You have achieved C1 level in English. German language skills would be an advantage.
You are willing to travel for work both in Germany and abroad.

We offer:

You can find an overview of our benefits on our careers page.

This is important to us:

PTB promotes gender equality and strongly encourages applications from female candidates. At the same time, we strive to reflect the diversity of our society. We therefore welcome every application submitted, regardless of the candidate’s gender, cultural or social background, religion, ideology or sexual identity. If equally suited to the position, disabled persons or persons having equivalent status under German law will be given preference.

Your application:

For subject-related questions concerning this position, please contact Department 4.4:

Dr. Nils Huntemann, phone: +49 531 592-4430, email: nils.huntemann@ptb.de.

We look forward to receiving your application by 16 March 2026 under Ref. No. 26-26-4B. Please click on the following button: ONLINE APPLICATION. This will directly lead you to our application portal where you can upload your documents (CV, certificates, Cover letter). Unfortunately, we cannot accept applications sent via email. With your application you accept the data protection regulations.

Don't miss your dream job!

Werkstudent*in Holografie (m/w/d)

Werkstudent*in Holografie (m/w/d)

Werkstudent*in (m/w/d) Physik, Physikalische Technik

Werkstudent*in (m/w/d) Physik, Physikalische Technik

Wissenschaftliche:r Mitarbeiter:in (Doktorand:in) (w/m/d)

Wissenschaftliche:r Mitarbeiter:in (Doktorand:in) (w/m/d)

Ingenieur*in (m/w/d) im Bereich Optik/Laser

Ingenieur*in (m/w/d) im Bereich Optik/Laser

Research Associate*in (m/f/d) in the field of “Optofluxonics - Patterned light shaping in cryogenic environment for opto-fluxonic measurements”

Research Associate*in (m/f/d) in the field of “Optofluxonics - Patterned light shaping in cryogenic environment for opto-fluxonic measurements”

Student Assistant*in (m/f/d)

Student Assistant*in (m/f/d)

Doktorand*in (m/w/d) Physik

Doktorand*in (m/w/d) Physik

Doktorand*in (m/w/d) Physik

Doktorand*in (m/w/d) Physik

Doktorand*in (m/w/d) Physik

Doktorand*in (m/w/d) Physik

Werkstudent (w/m/d) zur Unterstützung für Bestandsreduzierung und für Dateneingabe

Werkstudent (w/m/d) zur Unterstützung für Bestandsreduzierung und für Dateneingabe

Werkstudent*in (m/w/d)

Werkstudent*in (m/w/d)

Don't miss your dream job!

Werkstudent*in Holografie (m/w/d)

Werkstudent*in Holografie (m/w/d)

Werkstudent*in (m/w/d) Physik, Physikalische Technik

Werkstudent*in (m/w/d) Physik, Physikalische Technik

Wissenschaftliche:r Mitarbeiter:in (Doktorand:in) (w/m/d)

Wissenschaftliche:r Mitarbeiter:in (Doktorand:in) (w/m/d)

Ingenieur*in (m/w/d) im Bereich Optik/Laser

Ingenieur*in (m/w/d) im Bereich Optik/Laser

Research Associate*in (m/f/d) in the field of “Optofluxonics - Patterned light shaping in cryogenic environment for opto-fluxonic measurements”

Research Associate*in (m/f/d) in the field of “Optofluxonics - Patterned light shaping in cryogenic environment for opto-fluxonic measurements”

Student Assistant*in (m/f/d)

Student Assistant*in (m/f/d)

Doktorand*in (m/w/d) Physik

Doktorand*in (m/w/d) Physik

Doktorand*in (m/w/d) Physik

Doktorand*in (m/w/d) Physik

Doktorand*in (m/w/d) Physik

Doktorand*in (m/w/d) Physik

Werkstudent (w/m/d) zur Unterstützung für Bestandsreduzierung und für Dateneingabe

Werkstudent (w/m/d) zur Unterstützung für Bestandsreduzierung und für Dateneingabe

Werkstudent*in (m/w/d)

Werkstudent*in (m/w/d)