La théorie des cordes est le candidat le plus promettant pour la théorie unissant toutes les interactions en incluant la gravitation. Elle a la dynamique très compliquée. C'est pourquoi c'est utile d'étudier ses simplifications. Une de celles-ci est la théorie des cordes non-critiques qui peut être définie dans les dimensions inférieures. Le cas particulièrement intéressant est la théorie des cordes à deux dimensions. D'une part elle a la structure très riche et d'autre part elle est résoluble exactement. La solution complète de la théorie des cordes à deux dimensions dans le fond le plus simple du dilaton linéaire a été obtenue en utilisant sa représentation comme la mécanique quantique matricielle. Ce modèle de matrices fournit une technique très puissante et découvre l'intégrabilité cachée dans la formulation habituelle de CFT. Cette thèse prolonge la formulation de la théorie des cordes à deux dimensions par des modèles de matrices dans des fonds non-triviaux. Nous montrons comment les perturbations changeants le fond sont incorporés à la mécanique quantique matricielle. Les perturbations sont intégrables et dirigées par la hiérarchie de Toda. Cette intégrabilité est utilisée pour extraire l'information divers sur le système perturbé: les fonctions des corrélations, le comportement thermodynamique, la structure de l'espace-temps. Les résultats concernant ces et autres questions, comme des effets non-perturbatifs dans la théorie des cordes non-critiques, sont présentés dans cette thèse.

L'étude des systèmes magnétiques présentant de nouveaux types d'ordre non conventionnels induits notamment par de la frustration ou par le désordre dû aux impuretés fait actuellement l'objet de nombreuses recherches. Cette thèse s'inscrit dans cette problématique et est divisée en trois parties relativement indépendantes. La première partie est consacrée à l'étude d'un modèle XY, 2D, frustré par des interactions {\it compétitives}. J'ai montré que le diagramme de phase de ce modèle possède deux régimes differents, un régime faiblement frustré, dans lequel la transition est de type XY non-frustré, et un régime fortement frustré, dans lequel la symétrie est de type Z(2) X U(1)$, analogue à celle des modèles XY frustrés {\it géométriquement}. J'ai également montré l'existence du phase liquide de spin à T=0 lorsque les fluctuations quantiques sont prises en compte. Dans la seconde partie , j'ai analysé les effets des fluctuations thermiques et quantiques sur un modèle fortement frustré possedant un état fondamental extrèmement dégénéré: le modèle de Heisenberg antiferromagnétique sur le cactus de Husimi. Ce modèle est une simplication de systèmes réalisables expérimentalement comme les réseaux Pyrochlore et Kagomé. J'ai prouvé que les fluctuations thermiques laissent invariante la dégénérescence classique contrairement aux fluctuations quantiques qui sélectionnent un nombre discret d'états fondamentaux. Une analyse plus générale de ces phénomènes de sélection par les fluctuations quantiques a été fournie. Finalement, dans la dernière partie, j'ai appliqué les méthodes de théorie conforme pour étudier des modèles critiques couplés, reliés aux théories Z(2) X U(1)$ introduit précédemment. Plus précisément, j'ai obtenu les flots de renormalisation pour différents modèles de Potts à q états couplés en utilisant un développement en $\epsilon=q-2$. J'ai obtenu une riche variété de flots et de nouveaux points critiques non-triviaux. J'ai généralisé cette analyse en présence de désordre de liens. Cela fournit des exemples explicites de systèmes où le désordre transforme une transition du premier ordre dans le cas pur en transition du second ordre.

Nous présentons quelques développements récents dans le domaine du modèle de Potts et du modèle O(N) bidimensionnels. Quelques mots clefs : Dualité des modèles de Potts couplés. Polynôme chromatique, nombres de Beraha. Polynôme de Tutte, diagramme de phase du modèle de Potts. Polymères compacts, coloriages de Tait, modèle de Flory pour la fusion d'une protéine, phase de Goldstone du modèle O(N). Couplage du modèle O(N) à la gravité quantique, méandres, noeuds, entrelacs. Modèle de Potts ferromagnétique désordonné, verre de jauge. Modèles de Potts couplés, théories conformes parafermioniques.

Cette thèse a pour objet l'étude de la théorie des transitions de phases dans des systèmes désordonnés en dimension deux en utilisant les outils des théories conformes. Le premier chapitre est consacré a un exposé des différentes méthodes et techniques de calcul en théories conformes. Le deuxième chapitre est une présentation des différents types de systèmes désordonnés qui seront etudiés. On y trouvera aussi un bref resumé des résultats les plus connus dans l'étude de ces systèmes. L'application des méthodes de l'invariance conforme aux systèmes désordonnés se fera dans les chapitres 4, 5 et 6, ou l'on calcule les effets que produit un désordre faible dans les modèles d'Ising, de Potts et multicritiques respectivement. Finalement, dans le dernier chapitre, nous analysons les effets du désordre sur certains systèmes qui ont une transition de phases du premier ordre.

Nous présentons ici, l'analyse détaillée et l'étude de la stabilité de nouvelles solutions de type vortex dans le secteur bosonique de la théorie électrofaible. Les nouvelles solutions généralisent le plongement des solutions d'Abrikosov-Nielsen-Olesen dans la théorie électrofaible et reproduisent les résultats précédemment connus. Les vortex, génériquement porteurs d'un courant électrique, sont constitués d'un coeur massif de bosons chargés W entouré d'une superposition non-linéaire de champs Z et Higgs. Au loin la solution est purement électromagnétique avec un potentiel de Biot et Savart. Les solutions sont génériques de la théorie et existent en particulier pour les valeurs expérimentales des constantes de couplage. Il est en particulier démontré que le courant dont l'échelle typique est le milliard d'Ampères peut être arbitrairement grand. Dans un second temps la stabilité linéaire des vortex supraconducteurs vis-à-vis des perturbations génériques est considérée. Le spectre de l'opérateur de fluctuations est étudié qualitativement. Lorsque des modes instables sont détectés, ils sont explicitement construits ainsi que leurs relations de disperion. La plupart des modes instables sont supprimés par une périodisation du vortex. Il subsiste cependant un unique mode instable homogène. On peut espérer qu'un tel mode puisse être supprimé par des effets de courbure si une portion de vortex est refermée afin de former une boucle stabilisée par le courant électrique.

Le sujet de cette thèse est d'étudier la dynamique quantique d'une particule évoluant dans le plan sous l'influence de champs magnétique et électrique croisés. Dans le cas où ce système est actionné par un flux Aharonov-Bohm dépendant du temps, nous présenterons un théorème adiabatique basé sur une analyse spectrale fine en l'absence d'un potentiel électrique. Pour le cas sans champ extérieur et avec un petit potentiel électrique, nous présentons deux résultats. Premièrement, nous prouvons pour des potentiels arbitraires que la dynamique effective donne une approximation au premier ordre pour des temps longs. Ensuite, nous montrons que pour une classe de potentiels lisses et petits, nous pouvons construire une constante du mouvement non triviale. Pour cela, nous prouvons que l'hamiltonien est unitairement équivalent à un hamiltonien effectif commutant avec l'observable de l'énergie cinétique. Pour démontrer cela, nous utilisons un algorithme de diagonalisation partielle.

Malgré le succès expérimental rencontré par le Modèle Standard (MS) de la physique des particules, certains phénomènes (les oscillations de neutrinos) et certaines questions fondamentales (l'origine des hiérarchies entre les différentes échelles caractéristiques) n'y trouvent pas de réponse. Il y a une nécessité d'aller au-delà du MS pour le compléter. Le sujet de cette thèse est d'étudier la phénoménologie des modèles supersymétriques ou extra-dimensionnels et les déviations de leurs prédictions par rapport à celles du MS dans le domaine de la saveur. <br />Tout d'abord, nous avons abordé la question de la conservation du nombre baryonique et leptonique via la conservation de la symétrie de R-parité dans les modèles supersymétriques de basse énergie. Plus précisément, nous nous sommes placés dans le cas où cette symétrie entre particules et `super'-partenaires n'était pas conservée. En utilisant les données expérimentales disponibles pour la désintégration rare du kaon chargé en une paire de neutrino-antineutrino et un pion chargé, nous avons entre autres obtenu une limite supérieure sur la valeur permise de certains couplages caractérisant la violation de la R-parité. Nous avons montré l'intérêt de prendre aussi en compte les contributions conservant la R-parité, négligées jusqu'alors dans les autres études sur le sujet.<br />Dans une seconde partie, nous avons étudié l'impact de l'introduction d'une dimension spatiale supplémentaire, repliée sur elle-même. Les exemples choisis concernent l'électrodynamique quantique et l'invariance de jauge, l'unification des forces forte, faible et électromagnétique ainsi que l'origine de la valeur des masses et des angles de mélanges des neutrinos. Dans ce dernier cas, l'étude a été faite dans le cadre du MSSM à 5dimensions. Typiquement, l'introduction de dimensions supplémentaires réduit le pouvoir prédictif. Cependant, des comportements généraux peuvent toujours être établis. Ainsi, nous avons pu mettre en<br />évidence la possibilité d'un mélange leptonique faible (de type CKM) à haute énergie, pour une région significative et raisonnable de l'espace des paramètres, résultat offrant de nouvelles perspectives pour l'étude de l'origine de la saveur et des liens entre quarks et leptons.

Nous avons d'abord considere un modele theorique,<br />appele modele WD3, ou les effets du desordre sont non<br />triviaux mais peuvent etre determines analytiquement. En<br />utilisant un calcul de groupe de renormalisation, nous<br />avons determine la limite infrarouge du modele<br /> desordonne et etudie le probleme annexe de N modeles couples.<br />Puis nous avons construit les representations<br /> d'une classe d' algebres de type parafermionique.<br />L'hypothese la plus naturelle<br /> est que les theories correspondantes sont associees aux points multi-critiques<br /> auto duaux des systemes de spins avec symetrie Z_N.

Nous avons étudié les algorithmes quantiques dans le but de calculer le permanent d'une matrice avec une machine quantique. Après avoir construit quelques algorithmes, nous nous sommes interessés aux équivalents quantiques des marches aléatoires. Ces marches peuvent être à la base de nouveaux algorithmes quantiques. Nous avons commencé par généraliser le modèle existant et classifier les marches sur des graphes de Cayley de groupes simples. Nous avons étudié des marches sur l'hypercube et le réseau simple à une et deux directions. Pour ces graphes nous avons calculé analytiquement la fonction d'onde et exploré numériquement le temps d'arrivée et la variance. Nous avons de plus élargi deux théorèmes existants concernant l'existence des marches scalaires et la limite faible. Ces résultats nous permettent d'envisager de compléter la classification des marches pour des graphes plus complexes dans le but d'obtenir des informations structurales sur les sous-algorithmes quantiques possibles.

Ce travail présente une discussion d'aspects mathématiques et <br /> physiques des solutions des équations d'Einstein et d'Einstein-Maxwell <br /> dans le cas stationnaire avec symétrie axiale, obtenues <br /> par des méthodes de la géométrie algébrique. <br /> Puisque dans ce cas les <br /> équations sont équivalentes aux systèmes <br /> d'Ernst complètement intégrables, les méthodes de <br /> Riemann-Hilbert peuvent être appliquées pour construire des <br /> solutions vérifiant des conditions aux limites données. <br /> Nous démontrons ici que des <br /> problèmes de Riemann-Hilbert avec des conditions analytiques peuvent <br /> être résolus sur des surfaces de Riemann. Sur des surfaces <br /> non-compactes, nous prouvons l'existence de solutions en utilisant la <br /> théorie des <br /> espaces fibrés. Les surfaces de Riemann<br /> sont compactes si les conditions aux limites du <br /> problème de Riemann-Hilbert sont des fonctions <br /> rationnelles ce qui permet de <br /> trouver des solutions explicites (dues à Korotkin) <br /> sous forme de fonctions thêta hyper-elliptiques. <br /> Grâce à <br /> l'identité de Fay, toutes les composantes de la métrique <br /> correspondant à ces solutions sont <br /> données sous forme de fonctions thêta. <br /> Nous discutons les singularités de ces solutions et nous <br /> identifions une sous-classe qui est régulière à <br /> l'extérieur d'un contour pouvant représenter la surface <br /> extrême <br /> d'une distribution de matière. Comme exemple astrophysique <br /> nous considérons le cas des <br /> disques de poussière qui peuvent servir de modèles pour <br /> certaines <br /> galaxies et pour la matière dans des disques d'accrétion autour <br /> de trous noirs. Les solutions sous forme de fonctions <br /> thêta et leurs dérivées sont reliées par des conditions <br /> algébriques qui déterminent les classes de problèmes <br /> aux limites <br /> pouvant être résolus sur une surface de Riemann donnée. <br /> Nous établissons ces relations qui sont <br /> utilisées pour <br /> résoudre des problèmes aux limites décrivant des disques de poussière. <br /> La solution explicite pour un disque de poussière avec deux <br /> composantes en contre-rotation est donnée. Cette solution contient <br /> un disque statique de Morgan et Morgan et le disque en rotation <br /> rigide avec une seule composante comme cas limites. Nous discutons la <br /> métrique, les cas limites, les moments multipolaires et le <br /> tenseur d'impulsion-énergie. Les fonctions thêta sont évaluées <br /> numériquement avec l'utilisation des méthodes spectrales. Le cas des trous <br /> noirs avec un disque annulaire statique est aussi discuté. Nous <br /> prouvons l'existence et l'unicité des solutions en appliquant un théorème <br /> dû à Poole, et nous donnons des solutions approchées. Des <br /> solutions explicites sont présentées pour des disques annulaires infinis. <br /> Dans le cas stationnaire, nous montrons que <br /> des solutions hyper-elliptiques sur des <br /> surfaces dégénérées ont le même horizon que la solution de <br /> Kerr avec un disque infini autour. <br /> Nous discutons le cas d'une surface de genre deux quand les solutions <br /> peuvent être données sous forme de fonctions élémentaires <br /> en détail. Pour les équations d'Einstein-Maxwell, nous <br /> construisons des solutions hyper-elliptiques avec charges. Nous <br /> exploitons la symétrie des équations pour construire ces solutions <br /> à partir des solutions sans champs <br /> électromagnétiques en utilisant une transformation de Harrison. Les <br /> disques de poussière avec charge en contre-rotation sont <br /> également discutés.