Cette thèse a été réalisée au sein du groupe D0 de l'Institut de Physique Nucléaire à Lyon. Le travail a porté sur l'étalonnage en énergie des jets pour l'expérience D0 située sur Tevatron, accélérateur proton-antiproton. Nous avons étudié la contribution de l'énergie sous-jacente sur l'énergie des jets. Nous avons également proposé une nouvelle méthode pour étalonner les jets issus de la fragmentation d'un quark b. Nous avons évalué la réponse de ces jets grâce à des événéments photons + b - jets.

Si le Modèle Standard décrit encore la plupart des phénomènes connus, l'observation des oscillations de saveurs des neutrinos constitue une brèche significative à ce cadre. De plus, un certain nombre d'arguments théoriques semblent favoriser aujourd'hui des cadres d'interprétation plus larges, basés sur l'extension du groupe de symétries internes (théories de Grande Unification), de symétries externes changeant les propriétés de l'espace-temps (les dimensions supplémentaires), ou encore des deux (la supersymétrie). Dans tous les cas cependant le Modèle Standard demeure la théorie effective des "basses énergies", c'est-à-dire des phénomènes en deça de l'échelle électro-faible. Sa compréhension et celle de ses limitations constituent donc le point de départ obligé de la recherche de toute nouvelle physique. Dans ce cadre, la recherche du boson de Higgs revêt aujourd'hui le caractère de recherche prioritaire, puisqu'il est intimement lié au mécanisme de génération des masses. Les études menées pendant la phase de préparation des expériences CDF et D0 à la période de haute luminosité ont montré que la mise en évidence de cette particule, dans le cadre standard ou non, requiert avant tout une luminosité de plus de $10 fb^(-1)$ par expérience. Dans l'hypothèse où ce chiffre ne serait pas atteint, les expériences CDF et DO apporteront toutefois des indications précieuses quant à l'existence d'un Higgs neutre "léger", notamment dans le cadre des mesures de précision sur la masse du boson W et la masse du quark top, qui contraignent fortement la masse du Higgs dans le cadre du Modèle Standard. Le Modèle Standard semble être déjà mis en défaut par le phénomène d'oscillation des neutrinos d'une saveur à l'autre. Si ce dernier est confirmé, et OPERA participe directement à ce programme, il faudra établir les paramètres de la "matrice CKM pour les leptons". La détermination de ses paramètres constituera encore un programme de longue haleine pour la physique des particules.

Le Modèle Standard de la physique des particules décrit les particules élémentaires et leurs interactions fondamentales. Malgré tous ses succès expérimentaux, ce modèle ne peut être la théorie ultime du domaine. La supersymétrie offre une possibilité attirante pour élargir le Modèle Standard. La théorie de la supersymétrie prédit l'existence de nouvelles particules dites supersymétriques qui n'ont pas encore été découvertes. Le sujet de cette thèse est la recherche de certaines d'entre elles, appellées les squarks et gluinos, dans le détecteur D0 au collisionneur TeVatron. La désintégration en cascade de ces particules peut conduire à deux muons dans l'état final. Elle est également caractérisée par la présence d'au moins deux jets de hadrons et de l'énergie transverse manquante. C'est la signature retenue dans cette thèse. L'analyse a été effectuée sur un premier lot de données prises au Run II. J'ai étudié les propriétés des événements de différentes topologies et les ai comparées entre les données réelles et simulées, en particulier pour une paire de muons venant du boson Z, une source de bruit de fond majeure. Une autre source, la contribution dite QCD, est estimée directement à partir des données réelles. Pour maximiser la séparation entre signal physique et bruit de fond, j'ai utilisé des variables discriminantes comme la masse invariante de la paire de muons, l'énergie transverse manquante et la somme scalaire de l'énergie transverse des jets dans l'événement. Les coupures sur ces variables sont optimisées en minimisant la limite attendue sur la section efficace du signal. Avec 170 pb-1 de luminosité accumulée par l'expérience D0, aucune indication de production de squarks ou de glumes n'a été détectée. Une nouvelle limite inférieure sur La masse de ces objets est ainsi obtenue. Une étude préliminaire sur le taux de jets mal identifiés comme électrons a été également faite. Cette étude peut être considérée comme la préparation à la recherche de squarks et gluinos dans les canaux dileptoniques avec au moins un électron présent, qui permettrait d'étendre la sensibilité de l'analyse.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Apresentamos a primeira medida para a fração de eventos de Dupla Troca de Pomeron (DPE) em produção de dijatos centrais realizada no experimento DØ, no Fermilab. A seleção de eventos do tipo DPE foi possível através de um estudo sobre o comportamento da energia depositada nas células do calorímetro hadrônico, procurando por dois intervalos de rapidez - uma das assinaturas do evento DPE. / This thesis presents the first DØ measurement of the fraction of Double Pomeron Exchange (DPE) in a central dijet production. An extensive study on the behavior of the energy deposited on the hadronic calorimeter cell was performed. In the search for DPE events the goal was to find gap (or low activity) in two forward calorimeter regions, which is a signature of Double Pomeron Exchange events.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Apresentamos a primeira medida para a fração de eventos de Dupla Troca de Pomeron (DPE) em produção de dijatos centrais realizada no experimento DØ, no Fermilab. A seleção de eventos do tipo DPE foi possível através de um estudo sobre o comportamento da energia depositada nas células do calorímetro hadrônico, procurando por dois intervalos de rapidez - uma das assinaturas do evento DPE. / This thesis presents the first DØ measurement of the fraction of Double Pomeron Exchange (DPE) in a central dijet production. An extensive study on the behavior of the energy deposited on the hadronic calorimeter cell was performed. In the search for DPE events the goal was to find gap (or low activity) in two forward calorimeter regions, which is a signature of Double Pomeron Exchange events.

<p>This thesis presents two measurements of the top quark using 230 pb-1 of data taken with the D0 detector at the Tevatron accelerator. The first measurement determines the top pair production cross section at sqrt(s)=1.96 TeV in proton-antiproton collisions. In the standard model of particle physics the top quark decays almost exclusively into a W boson and a b quark. Candidate events are selected by requiring that at least one jet in the event is tagged with the secondary vertex algorithm. The measured top pair production cross section is:</p><p>8.6 +1.6-1.5 (stat. + syst.) +- 0.6 (lumi.) pb.</p><p>The second measurement uses the observed and predicted number of events with 0, 1 and 2 b-tagged jets to estimate the ratio R:</p><p>R = B(t->Wb) / B(t->Wq)</p><p>where q stands for any down-type quark. The measured value is</p><p>R = 1.03 +0.19-0.17 (stat. + syst.)</p><p>in good agreement with the standard model prediction of R=1. The result can be used to obtain a lower limit for R:</p><p>R > 0.61 (95% C.L.).</p>

This thesis presents two measurements of the top quark using 230 pb-1 of data taken with the D0 detector at the Tevatron accelerator. The first measurement determines the top pair production cross section at sqrt(s)=1.96 TeV in proton-antiproton collisions. In the standard model of particle physics the top quark decays almost exclusively into a W boson and a b quark. Candidate events are selected by requiring that at least one jet in the event is tagged with the secondary vertex algorithm. The measured top pair production cross section is: 8.6 +1.6-1.5 (stat. + syst.) +- 0.6 (lumi.) pb. The second measurement uses the observed and predicted number of events with 0, 1 and 2 b-tagged jets to estimate the ratio R: R = B(t-&gt;Wb) / B(t-&gt;Wq) where q stands for any down-type quark. The measured value is R = 1.03 +0.19-0.17 (stat. + syst.) in good agreement with the standard model prediction of R=1. The result can be used to obtain a lower limit for R: R &gt; 0.61 (95% C.L.).

The measurement of the shape of the Z boson rapidity distribution for drell-yan events at a center-of-mass energy of 1.96 TeV is presented in this thesis. Data collected with the D0 detector during the whole RunII period of the Fermilab Tevatron proton-antiproton collider are used. By using these data with an integrated luminosity of up to L = 9.86~$fb^{-1}$, the uncertainties on the rapidity distribution in the forward region are significantly reduced compared with previous measurements. The measurement is made for events with electron-positron mass 66 < M(ee) < 111 GeV. Predictions of Next-to-Leading-Order(NLO) QCD theory with CTEQ and MSTW parton distribution functions (PDFs) are found to agree well with the data over the full rapidity range.

L'origine de la brisure de la symétrie électrofaible est une des questions qui reste en suspens en ce début de XXIe siècle. Imaginé dans les années 60, le mécanisme de Higgs offre une solution théorique à ce problème tout en prédisant une nouvelle particule, le boson de Higgs, non encore découverte à ce jour.<br />Celui-ci a été recherché avec le détecteur D0 auprès du collisionneur hadronique Tevatron dont l'énergie dans le centre de masse est de 1.96 TeV. Le canal d'analyse choisi est $ZH\to\nunub\bbb$.<br />Afin de mener à bien cette recherche, une optimisation des conditions de déclenchement spécifiques aux signaux dont l'état final est constitué de jets et énergie transverse manquante a été effectuée. De plus, un outil a été mis au point pour en mesurer les efficacités.<br />Une détermination précise de l'énergie des jets est également un ingrédient indispensable de cette recherche. Une méthode a donc été développée afin de corriger les jets simulés des différences d'échelle d'énergie, de résolution en énergie et d'efficacité de reconstruction entre les données et la simulation.<br />L'analyse des données, effectuée avec une luminosité intégrée de 2.1 fb$^{-1}$, n'a pas permis de mettre en évidence un signal. Pour un boson de Higgs de masse égale à 115 GeV, une limite à 95\% de niveau de confiance a été déterminée sur la section efficace multipliée par le rapport de branchement de $(p\bar{p}\to H(Z/W))\times(H\to b\bar{b})$. Elle est 7.5 fois plus grande que la valeur prédite par le Modèle Standard.

Le quark top, dont la masse est de l'ordre de grandeur de l'échelle de brisure de la symétrie électrofaible, est de loin la particule élémentaire la plus lourde connue à ce jour. Cette propriété laisse penser qu'une éventuelle physique au-delà du modèle standard devrait se manifester d'abord dans le secteur du top. Le Tevatron est, actuellement, le seul accélérateur pouvant produire le quark top. Parmi tous les processus de production du top dans le modèle standard, ceux de production de paire top-antitop par interaction forte, observés pour la première fois en 1995, ont les sections efficaces les plus importantes. Les processus de production par interaction faible (encore appelés single top), plus difficile à mettre en évidence car de sections efficaces plus faibles et avec un rapport signal/bruit moins favorable, n'ont jamais été observés. Leur intérêt théorique est considérable puisqu'ils permettront de tester la théorie électrofaible dans le secteur où elle est le moins bien connue. Ces processus ont été recherchés dans cette thèse en étudiant les collisions proton-antiproton à sqrt(s)=1.96 TeV produites par le Tevatron, et enregistrées grâce au détecteur D0. L'étude expérimentale du quark top dépend de manière cruciale de la qualité des données recueillies dans le calorimètre. Ce dernier présentait, au début du Run II, des problèmes de bruit assez importants. Après avoir identifié l'origine du bruit, des traitements au niveau de la reconstruction hors-ligne ont été mis en œuvre et leurs effets étudiés. Il a ainsi été possible de réduire de manière importante l'impact du bruit sur la reconstruction des objets physiques sans dégradation notable de signal. Dans le cadre du modèle standard, le top se désintègre en Wb avec un rapport d'embranchement proche de 100%. La désintégration du W en électron + neutrino a été utilisé pour identifier le W issu de la désintégration du top. Les principaux bruits de fond au signal du single top (W+jets et QCD) contiennent essentiellement des jets de quarks légers dans l'état final. Deux algorithmes d'étiquetage des jets de quark b ont donc été utilisés pour augmenter le rapport signal/bruit. Aucun signal n'a été mis en évidence. Les limites observées (attendues) à 95% de niveau de confiance sur les sections efficaces de production sont de 14.3 (11.3) pb pour la voie s, 27.7 (21.5) pb pour la voie t et 28 (19.8) pb pour la somme des deux voies.