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

Softgarden; Braunschweig; On-site; EUR 42,000 - 52,000; Part time

Job summary

Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig sucht eine Doktorandin/ einen Doktoranden im Fach Physik für die Arbeitsgruppe 4.43. Sie entwickeln Isotope 173Yb+ für eine optische Uhr weiter, automatisieren Uhrenbetriebe und erforschen neue Protokolle zur Zustandspräparation und Mehrionen-Abfragen.

Sie arbeiten in einem internationalen Umfeld, profitieren von exzellenter Infrastruktur der PTB und einer direkten Promotionsbetreuung.

Qualifications

• Abgeschlossenes Diplom/Master in Physik mit sehr gutem Abschluss.
• Erfahrung in Atomphysik oder Laserspektroskopie wünschenswert.
• Bereitschaft zu Dienstreisen im In- und Ausland.

Responsibilities

• Automatisierung des Uhrenbetriebs für die beiden Uhrenübergänge von 173Yb+.
• Untersuchung der Stabilität durch mehrionen-Abfragen und Verschränkung.
• Entwicklung von Protokollen zur Untersuchung von Hyperfein-Übergängen von 173Yb+.
• Bestimmung systematischer Frequenzverschiebungen inkl. Unsicherheitsbudget.
• Erweiterung der Python-basierten Experimentsteuerung mit ARTIQ.
• Erweiterung der Laseraufbauten.
• Durchführung und Auswertung von Vergleichsmessungen mit anderen Uhren.
• Präsentation der Forschungsergebnisse auf internationalen Konferenzen und Publikationen.

Skills

Atomphysik

Atom-Licht Wechselwirkung

Laserkühlung von Atomen

Laserspektroskopie

Experimentelle Optik

Automatisierte Datenerfassung

Elektronik

Programmierung

Englischkenntnisse C1

Team- und Kommunikationsfähigkeit

Education

Diplom/Master in Physik

Tools

ARTIQ

Python

Job description

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
• 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

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.