L'expérience D0 se déroule au laboratoire Fermilab situé aux Etats-Unis. Elle étudie les collisions proton-antiproton à une énergie dans le centre de masse de 1,96 TeV fournies par l'accélérateur TeVatron. L'acquisition des données par le détecteur D0 utilise un système de déclenchement sophistiqué permettant de sélectionner les collisions présentant un potentiel de physique intéressant. Le processeur électronique L2STT permet de déclencher sur la présence de particules à longue durée de vie dans l'état final. C'est par exemple le cas de la désintégration du Higgs en une paire de quarks b. Sa conception bénéficie des avancées récentes dans le domaine des hautes technologies. Ce système est dorénavant complètement installé et permettra très prochainement une optimisation supplémentaire de la stratégie de déclenchement de l'expérience. Les leptoquarks sont des particules responsables d'une interaction hypothétique entre les quarks et les leptons du Modèle Standard. La mise en évidence d'une telle particule serait interprétée comme signalant l'existence d'une nouvelle physique. Il s'agit dans ce manuscrit d'une recherche directe dans la topologie à jets et énergie transverse manquante. Dans le but de mener à bien cette recherche, une méthode de déclenchement devrait tout d'abord être développée ainsi qu'un outil précis pour déterminer son efficacité. L'analyse des événements présentant la topologie de jets acoplanaires a été conduite sur un lot de données correspondant à une luminosité intégrée de $85 pb^-1$. Cette analyse a permis d'exclure un domaine de masse pour les leptoquarks allant de $85 GeV/c^2$ à $109 GeV/c^2$ à 95% de niveau de confiance.

Cette thèse a été réalisé en collaboration avec les groupes "D0" et "théorie" de l'IPNL. Avec le groupe D0 le travail a porté sur une étape de la calibration du calorimètre du détecteur : l'intercalibration. En s'appuyant sur le fait que la physique est symétrique en phi à D0, nous avons mis an point et appliqué des méthodes statistiques pour calibrer relativement des parties symétrique en phi du calorimètre.<br> Le travail sur la partie phénoménologique a porté sur les modèles à deux doublets de Higgs. Dans ces modèles la violation du nombre leptonique est possible : nous avons étudié la conséquence sur le moment magnétique anormal du muon en tenant compte des dernières mesures. Nous avons aussi simulé le signal H°/A° -> tau mu à D0 et combiné tous nos résultats pour estimer les perspectives de découvertes et/ou les limites atteignables sur le couplage responsable de cette désintégration.

Les saveurs lourdes interviennent dans de nombreux canaux de physique cruciaux pour l'étude du modèle standard: désintégration du Higgs en paire de quarks b, identification du quark top pour ne citer qu'eux. L'identification des électrons et des muons dans les jets est l'un des outils utilisés pour l'étiquetage des saveurs lourdes. Dans D0, au Run 1, en l'absence de champ magnétique dans la cavité centrale, seul l'étiquetage par les muons était possible. Au Run 2, avec l'installation d'un aimant supraconducteur, il devenait envisageable de procéder également à un étiquetage par les électrons dans les jets. <br> J'ai conçu l'algorithme de la route dans ce but. Il tire parti des capacités du nouveau détecteur de traces, et exploite les qualités du calorimètre de D0. Ses performances sont étudiées en détail, aussi bien avec des événements simulés que dans les données enregistrées par le détecteur. En particulier, l'efficacité d'identification et le taux de mauvaise identification sont mesurés à l'aide de signaux de physique, et les capacités de la méthode en matière d'identification de quark b sont démontrées. <br> La "redécouverte" du quark top offre un cadre d'application particulièrement intéressant pour l'étiquetage des saveurs lourdes à l'aide des leptons dans les jets. En effet, les leptons issus des désintégrations semi-leptoniques des quarks beaux y sont particulièrement durs et centraux. L'analyse est menée dans les canaux electron plus jet et muon plus jet et l'étiquetage des saveurs lourdes par les muons a été effectué dans le cadre de la première mesure de la section efficace de production du quark top au Run 2. Après une optimisation spécifique, la bonne efficacité de la méthode de la route est confirmée. Plusieurs possibilités d'amélioration sont évoquées, l'une des plus prometteuses étant l'extension de l'algorithme aux détecteurs de pied de gerbe.

L'expérience DO située auprès du Tevatron permet la détection des particules issues de collisions ppbar à s^1/2 = 1.96 TeV. L'interprétation des données issues du détecteur DO pourrait confirmer ou infirmer l'une des extensions possibles du Modèle Standard, la théorie de SuperSymétrie. Dans ce contexte, la particule b_1 partenaire supersymétrique le plus léger du quark b, est recherchée par l'étude de l'état final à deux électrons, deux jets, et énergie transverse manquante. Cette analyse est effectuée sur un échantillon de données correspondant à une luminosité intégrée égale à 42.6 pb-1. Les résultats sont interprétés dans le cadre du modèle supersymétrique contraint mSUGRA. <br> En amont de cette analyse, le format condensé de données ThumbNail, logiciel permettant l'enregistrement sur disque de l'ensemble des données réelles et simulées, a été élaboré. Celui-ci est actuellement le format officiel d'analyse sur l'expérience DO.

Cette thèse a pour cadre la phase 2 de l'expérience D0, l'un des deux détecteurs du Tevatron au Fermi National Accelerator Laboratory situé pres de Chicago (Illinois, USA). Cette thèse est consacrée à la préparation du Run II et à l'analyse des premières données de physique (février 2002 ­ juin 2002). Des événements tri-lepton (electron and muon) ont été sélectionnés. Ce type dévénement est attendu dans la théorie Supersymétrique avec violation de la R-parité et dans l'hypothèse d'un couplage lambda dominant. Le Modèle Standard ainsi que ses insuffisances sont décrits dans le premier chapitre qui présente aussi les différents modèles supersymétriques y compris celui incluant la gravité utilisé dans cette thèse. Un panorama des précédentes recherches expérimentales de particules supersymétriques clôt ce chapitre. Le deuxième chapitre décrit le fonctionnement du Tevatron ainsi que le détecteur D0. Les algorithmes d'identification des particules et la mesure des variables caractéristiques des événements est expliquée au chapitre 3. Les méthodes d'identification des électrons et des muons sont détaillées dans les chapitres 4 et 5. Le sixième chapitre expose une nouvelle méthode, non encore développée jusqu'à présent dans D0, pour identifier les jets venant de l'hadronisation des quarks b. L'intérêt de cette méthode pour la recherche de particules supersymétriques est discutée. Les caractéristiques des événements supersymétriques et dans l'hypothèse où la R-parité est violée par un couplage lambda sont étudiées dans le chapitre 7 ainsi que la stratégie générale de recherche. L'analyse des premières données Run II data est présentée au chapitre 8, qui décrit les critères de sélection des candidats. Les méthodes pour évaluer les fonds instrumentaux, qui s'ajoutent aux fonds physiques, sont détaillées. Le neuvième chapitre présente un résumé de l'analyse et le potentiel de découverte dans le futur.

Dans le cadre des théories au delà du modèle standard, au cours de la prochaine dizaine d'années, deux accélérateurs exploreront le domaine d'énergie du TeV, où sont attendus des signes de cette nouvelle physique. En 2001, le Tevatron, collisionneur proton-antiproton du Femilab à Chicago, redémarrera avec une énergie de 2 TeV et une luminosité augmentée et sera première étape dans cette voie. Elle sera suivie en 2005 par le nouvel accélérateur du CERN, le collisionneur proton-proton LHC, dont l'énergie atteindra 14 TeV. Deux expériences, D0 pour le Tevatron et ATLAS pour le LHC, partagent de nombreuses similitudes dans leurs choix techniques. Cette particularité permet d'envisager des études qui sont facilement transposables d'une expérience à l'autre, et c'est dans cette optique que j'ai pris part au cours de ma thèse à ces deux expériences. A l'aide d'un générateur Monte-Carlo spécialement écrit pour la simulation de la production du quark top par R-parité violée, j'ai étudié les potentiels de découverte de la supersymétrie pour l'expérience ATLAS. Compte-tenu des limites actuelles sur les couplages RPV et des hypothèses prises en compte, la production de s-quark en voie résonnante peut-être détectée au LHC pour des masses allant de 300 à 900 GeV. Réciproquement, l'absence de signaux permettra d'augmenter les limites sur les produits de couplages considérés d'un facteur 10 au moins. Enfin , en cas de détection de s-quarks, la masse de ceux-ci peut-être mesurée directement avec une erreur de l'odre du %. Dans le cadre de DO, j'ai proposé un aglorithme de calibration pour le calorimètre électromagnétique, utilisant des événements physiques Z -> ee. Avec une statistique de 7000 événements, correspondant à un ou deux mois de fonctionnement du Tevatron, la calibration du détecteur peut être ramenée de 1% à 0,5%

La Supersymetrie est la theorie qui semble etre l'extension la plus naturelle du Modele Standard. Dans cette these nous presentons la recherche du sTop, hypothethique partenaire scalaire du quark Top, que nous avons effectuee dans le cadre du Modele Standard Supersymetrique Minimal (MSSM) en utilisant les donnees de l'experience DO prises lors de la Phase I du Tevatron, qui correspondent a une luminosite integree de $108$ pb$^{-1}$. Nous avons selectionne les evenements avec un electron, un muon et de l'energie transverse manquante dans l'etat final, qui peuvent etre le produit de desintegration d'une paire de sTops en 3 corps ($\tilde{t} \rightarrow b l \tilde{\nu}$), ou en 4 corps ($\tilde{t} \rightarrow b \oa l {\nu_l}$). En l'absence d'evenements candidats a ce signal, les resultats sont interpretes en terme de limites de section efficace de production du sTop et de regions d'exclusion dans l'espace des parametres ($m_{\tilde{t}},\moa$) ou ($m_{\tilde{t}},\msnu$). L'utilisation inedite au Tevatron de cet etat final pour la recherche du sTop nous a permis d'etablir des contraintes plus fortes que celles obtenues precedemment au LEP ou au Tevatron dans le canal $\tilde{t} \rightarrow b l \tilde{\nu}$, et les premieres limites jamais etablies dans le canal de desintegration a quatre corps. Pour le canal a 3 corps, en supposant que le sneutrino soit la particule supersymetrique la plus legere (LSP), la region exclue a $95\%$ de degre de confiance s'etend jusqu'a une masse de sTop de $142$ ($130$) GeV si la masse du sneutrino ($\msnu$) est de $43$ ($86$) GeV. Si le canal a 4 corps domine, et en supposant que le neutralino soit la LSP, les limites dependent de la masse du sneutrino. Si celle-ci est suffisamment legere (${m_{\tilde{\nu}}} \ \lapprox \ 100$ GeV) cette limite atteint une masse de sTop de $132$ GeV pour un neutralino de $60$ GeV. Pour ces recherches, la calorimetrie joue un role central d'un point de vue experimental. L'augmentation de la luminosite attendue dans la Phase II du Tevatron qui a demarre le $1^{er}$ Mars $2001$, et l'amelioration du detecteur qui a ete realisee ces trois dernieres annees permettront d'etendre ces domaines d'exclusion ou de decouvrir le sTop. Nous decrivons donc egalement dans cette these notre contribution a l'amelioration de la calorimetrie, tant sur la calibration electronique du calorimetre a Argon liquide du detecteur DO, que sur les logiciels de reconstruction de l'energie calorimetrique.

Ce mémoire d'Habilitation à Diriger des Recherches résume une partie des travaux que j'ai réalisés ces dix dernières années dans le domaine de la physique des particules au sein d'expériences situées auprès de collisionneurs. Il est organisé en deux parties. La première concerne les réalisations instrumentales liées à la calorimétrie et la seconde résume les recherches du scalaire top, partenaire supersymétrique du quark top.

Results of the search for the rare decay $B_s^0 \to \mu^+ \mu^-$ using data collected by the D0 detector at the Fermilab Tevatron collider are presented. This analysis covers the full Run II data set, corresponding to approximately 10.4~fb$^{-1}$ of integrated luminosity in $p\bar{p}$ collisions at a center of mass energy of 1.96 TeV. The analysis used new variables and a multivariate technique to improve the background reduction. After seeing fewer events than expected from background, a new Tevatron best observed limit was set on the branching fraction of the decay at $\cal{B}$($B_s^0 \to \mu^+ \mu^-$) $< 15 \times 10^{-9}$ ($12 \times 10^{-9}$) at the 95\% (90\%) C.L.

The OPERA experiment is designed to search for nu-tau appearance in almost pure CERN-SPS nu-mu beam. The OPERA detector is placed in the Gran Sasso underground laboratory which is 730 km away from CERN. It is a hybrid set-up which combines a lead/emulsion target with various electronic detectors. The detector is composed of two super modules(SM) which contains about 150,000 ECC bricks. Each of the brick is obtained by stacking 56 lead plates with 57 emulsion films. Behind the each brick, an emulsion film doublet, called Changeable Sheet (CS) is attached in order to confirm tracks produced in neutrino interactions. The CS requires very low background track density in order to ensure the expected performance in the experiment. The background tracks in CS can be erased by a special treatment called as refreshing. A refreshing facility was constructed in the LNGS laboratory. The METU group has participated in the construction of the facility and the production of the CS films from the beginning. The main steps of emulsion refreshing and the test results on emulsion quality after the refreshing will be discussed. A Monte Carlo simulation is performed in order to estimate background to nu-mu to nu-tau oscillation due to D0 production and decay in the ECC brick. It is found that this background is significant for the short decay path topology of the tau lepton.