Les forces nucléaires jouent un rôle très important dans l'évolution de la structure nucléaire ainsi que pour fixer les limites de liaison nucléaire. L'étude des noyaux riches en neutrons est primordiale pour déterminer ces limites et pour expliquer la disparition et la création de nouvelles fermetures de couches loin de la stabilité. Nous avons étudié le noyau peu lié et riche en neutrons de 26F afin de sonder l'interaction πd5/2×υd3/2. En effet, ce noyau peut être modélisé comme un cœur fermé de 24O auquel s'ajoutent un proton fortement lié en πd5/2 interagissant avec un neutron non lié en νd3/2. Les états ainsi formés sont les états J = 1, 2, 3, 4 de parité positive. Leur détermination permettrait de quantifier l'intensité de l'interaction πd5/2×υd3/2. Parmi ces états, celui de spin J = 1 (état fondamental) et J = 2 (premier état excité) étaient déjà connus. La recherche de l'état J = 4 a fait l'objet de recherches au sein de notre groupe à GANIL au travers une expérience de décroissance β. Le noyau de 26F a été produit par fragmentation d'un faisceau radioactif de 36S et sélectionné à l'aide du spectromètre LISE. Ces noyaux ont ensuite été implantés dans un détecteur de Silicium à deux faces, chacune composée de seize bandes verticales ou horizontales. Ce détecteur a permis de réaliser une corrélation spatiale et temporelle entre les ions implantés et leurs produits de décroissance (rayonnements β et γ). Nous avons alors pu observer la transition γ M3 retardée de l'état isomérique J = 4 vers l'état fondamental J = 1, obtenant ainsi l'énergie d'excitation de cet état isomérique à 643.4 keV. Nous avons également déterminé plusieurs nouveaux états dans les noyaux de 25-26Ne peuplés par la décroissance β de l'état fondamental et isomérique du 26F. Nous avons extrait un taux isomérique d'environ 40% et ainsi ajusté la masse précédemment déterminée du 26F en fonction de ce taux, donnant ΔM = 270 (50) keV. L'état J = 3 a été peuplé et étudié à GSI lors d'une expérience de retrait d'un proton à partir d'un faisceau radioactif de 27Ne, produisant ainsi le 26F dans ses différents états parmi lesquels l'état non lié J = 3 décroissant selon la voie 25F + n. Les ions ont été identifiés et suivis à l'aide de détecteurs à fibres tandis que les neutrons ont été détectés dans LAND. Nous avons pu extraire l'énergie d'excitation de l'état J = 3, complétant ainsi le quadruplet d'états J = 1 - 4. Nous avons ensuite comparé les énergies de liaison expérimentales de ces états J = 1 - 4 aux résultats de calculs issus du modèle en couche et de la théorie Coupled Clusters afin de tester le pouvoir de prédiction de ces modèles loin de la stabilité où une forte asymétrie entre l'énergie de liaison des protons et des neutrons existe. Le modèle en couche prédit des états globalement plus liés que ceux trouvés expérimentalement, tandis que les calculs issus de la théorie Coupled Clusters incluant les forces à trois corps et le couplage au continuum sont en très bon accord avec les énergies de liaison expérimentales. Le noyau de 28Ne faisait partie du cocktail de noyaux radioactifs produits lors de l'expérience de décroissance β menée au GANIL. Même si sa décroissance β était déjà en partie connue, son étude nous a apporté de nouvelles informations. Combinée à une expérience de décroissance γ en vol réalisée récemment à NSCL, nous avons pu déterminer deux nouveaux états J = 3 et J = 4, provenant du même couplage πd5/2×υd3/2 que dans le noyau de 26F. Nous avons alors cherché à déterminer s'il existait une dépendance systématique des prédictions du modèle en couche avec l'asymétrie entre l'énergie de liaison des protons et des neutrons. Pour cela nous avons comparé les énergies de liaison expérimentales des états J = 1 - 4 du 28Na et ceux déjà connus du 30Al avec les calculs issus des modèles USDA et USDB. Nous avons trouvé un écart systématique entre les énergies de liaison expérimentales et celles calculées par le modèle en couche pour les isotones N=17 : les états sont prédits trop liés pour le 26F qui se trouve à la limite de liaison nucléaire, tandis qu'ils ne sont pas prédits suffisamment liés pour le 30Al qui se situe proche de la stabilité. Cela suggère que l'interaction proton-neutron effective utilisée dans le modèle en couche ne prend pas correctement en compte l'influence de l'asymétrie entre l'énergie de liaison des protons et des neutrons, ce qui est essentiel pour modéliser les noyaux de la vallée de stabilité jusqu'à la limite de liaison nucléaire.

L'expérience ALICE auprès du LHC se propose d'étudier le passage de la matière du gaz de hadrons vers l'état de Plasma de Quarks et de Gluons où les partons sont déconfinés. Les collisions d'ions lourds ultra-relativistes présentent en effet la possibilité de créer des conditions de température et de pression extrêmes, nécessaires au déconfinement de la matière. Dans le cadre de cette étude, les collisions élémentaires proton-proton sont d'une importance certaine puisqu'elles constituent une référence hadronique. L'objectif de cette thèse a été de préparer l'étude des mécanismes de production des baryons et mésons étranges dans les collisions proton-proton aux énergies du LHC par la mesure des lambda et K0s avec ALICE. Les particules étranges constituent un outil majeur pour sonder la matière créée. Le comportement du rapport lambda/K0s aux impulsions transverses intermédiaires dans les collisions proton-proton à haute énergie, étudié au travers de différents modèles théoriques, pourrait également signer la présence de phénomènes collectifs, phénomènes jusqu'alors uniquement observés dans les collisions d'ions lourds.

Ce travail porte sur l'étude d'isotopes de cesium (118,146Cs) et de francium (207-213Fr et 220-228Fr) par spectroscopie atomique hyperfine et sur l'interprétation de ces résultats du point de vue nucléaire. Les grandeurs nucléaires mesurées sont : le spin, le moment magnétique, le moment quadrupolaire électrique et le rayon carré moyen de charge. La technique employée, basée sur le pompage optique hyperfin à l'aide d'un laser accordable, puis la sélection magnétique des atomes est décrite dans la première partie. Les résultats de ces mesures atomiques y sont également présentés. Dans la seconde partie, ces résultats sont interprétés dans le cadre de modèles nucléaires. Les déformations des isomères des césiums légers sont comparées aux valeurs obtenues par un calcul théorique auto-consistant. Les isotopes de francium lourds se trouvent dans une région où est prédite l'existence de déformations octupolaires statiques. L'effet pair-impair mesuré sur le rayon carré moyen est anormal dans cette région. Mais les résultats expérimentaux ne permettent pas de conclure définitivement quant à la nature de ces déformations.

Les systèmes non liés 10;12Li et 13Be ont été étudiés par des réactions de perte d'un ou plusieurs nucléons à partir d'un faisceau de 14B à 35 MeV/nucléon. L'énergie de décroissance a été reconstruite à travers la mesure des coïncidences 9;11Li-n et 12Be-n. Une simulation prenant en compte les effets du dispositif expérimental et de la réaction a été développée. Les spectres en masse invariante ont été interprétés en utilisant les distributions théoriques calculées pour les différents états et convoluées à la réponse du dispositif, ainsi que les distributions des événements non corrélés déterminées à partir des données par un mélange d'événements. Concernant le système 10Li, les données ont été reproduites par les distributions d'un état s virtuel avec une longueur de diffusion ([formule]) confirmant l'inversion des niveaux v1p1=2 et v2s1=2. Pour le 12Li, la présence d'états excités d'énergie entre 0; 2 et 0; 8 MeV au-dessus du seuil a été mise en évidence. Pour le 13Be, l'énergie de décroissance ainsi que les autres observables ont été reproduites par l'hypothèse d'une résonance ([formule]). Cette hypothèse est soutenue par la sélectivité du processus de knockout d'un proton, pour lequel la configuration du neutron des états peuplés dans le 13Be reflète celle du 14B.

Nous avons étudié la structure des noyaux autour de 68Ni, ainsi que la production, séparation et identification des isotopes se trouvant dans le voisinage du noyau doublement magique 100Sn. Dans la première partie, est discutée l'évolution de la collectivité et l'interaction entre degrés de liberté particule indépendante et collectifs autour de 68Ni. Nous avons mesuré des temps de vie dans les noyaux de Zn autour de N=40, produits par réactions profondément inélastiques 238U+70Zn à GANIL, à l'aide d'un "plunger". Les noyaux d'intéérêt, étaient identifiés par le spectromètre VAMOS, les gamma par le détecteur EXOGAM. Des durées de vie, nous avons extrait les probabilités de transition réduites. De nouvelles transitions ainsi que des durées de vie sont mesurées pour la première fois. Les résultats sont discutés dans le cadre de calculs modèle en couches. Dans la deuxième partie, la conservation partielle de séniorité dans la couche g9/2 et son influence sur le transfert d'une particule est discuté. La troisième partie présente un test réalisé à RIKEN (Japon), visant à évaluer deux configurations du séparateur BigRIPS, afin d'optimiser la production et la sélection des noyaux de 100Sn. Cette étude a été utilisée par la suite pour notre expérience, consacrée à la mesure de la force Gamow-Teller dans la désintégration de 100Sn. Les noyaux autour de 100Sn ont été produits par fragmentation d'un faisceau de 124Xe à 345 MeV/u. La section efficace de production des noyaux autour de 100Sn a été mesurée. La recherche de nouveaux isotopes et de nouveaux isomères est présentée.

Les noyaux au rapport neutron/proton exotique font l'objet d'une grande part des recherches actuelles de la physique nucléaire, aussi bien pour les moyens de les synthétiser -car ils sont difficilement accessibles- que pour leur interprétation. Dans cette thèse les noyaux riches neutrons de la masse A=100 ont été créés, à haut spin, par une réaction d'ions lourds particulière, la fission induite par ions lourds. Les noyaux produits ont été identifiés, un à un, au travers de leur rayonnements gamma mesurés par le multi-détecteur EUROBALL III. Quelques caractéristiques de ce mode de production, extraites de nos données, sont discutées. La spectroscopie gamma précise d'isotopes riches en neutrons de Technétium (A = 103) et d'Argent (A = 111, 113, 115) est présentée. Les orbitales de protons sous-jacentes sont identifiées par le rôle qu'elles jouent dans la structure des bandes d'excitation de noyaux de masse impaire de cette region de masse (Technétium, A de 97 à 107; Rhodium, A de 105 à 111; Argent A de 107 à 115). Une interprétation de ces noyaux impairs en protons est proposée, utilisant également les résultats d'un code rotor plus une quasi-particule et de calculs microscopiques self­consistants. Ces noyaux sont en effet un bon test pour ces modèles théoriques dont la plupart des ingrédients est issue de résultats sur quelques noyaux seulement de la vallée de stabilité.

Le Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA) construit actuellement en France le Laser Mégajoule (LMJ) qui devrait permettre d'obtenir la fusion par confinement inertiel avec gain, en attaque indirecte. Afin d'atteindre l'ignition thermonucléaire, la compression d'une cible sphérique devra être contrôlée par une série de chocs centripètes dont la chronométrie et le niveau seront précisément maîtrisés. Une première expérience, menée en 2010 sur la Ligne d'Intégration Laser (LIL) au CEA, dans le cadre de la campagne de chronométrie de chocs, nous a permis d'étudier la coalescence de deux chocs plans dans une cible de polystyrène en attaque indirecte. L'objectif était de valider le concept expérimental et les simulations numériques, démontrant le principe de campagnes futures qui devront à terme permettre d'atteindre les précisions souhaitées sur les temps et les vitesses. A cette fin, nous avons mis en oeuvre des diagnostics vélocimétriques (Velocity Interferometer System for Any Reflection - VISAR) et de visualization de débouché de choc, en prenant en compte les problèmes optiques liés au rayonnement X. En parallèle une expérience menée au Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses (LULI) en 2010, nous a donné l'occasion d'étudier la chronométrie de deux chocs plans en attaque directe grâce aux mêmes diagnostics. Cette dernière étude se rattache au concept d'allumage par choc, dans un but, à terme, de production d'énergie. Cette thèse présente ces deux expériences, avec leurs résultats.

Les collisions d'ions lourds ultra-relativistes offrent la possibilité de créer des conditions de température et de densité suffisantes pour conduire la matière nucléaire à un état de partons déconfinés appelé le plasma de quarks et de gluons. <br />La production des baryons étranges est l'une des observables essentielles pour la compréhension des mécanismes opérant dans le milieu. <br />De plus, certaines prédictions théoriques envisagent la possibilité de production de dibaryons étranges, particules encore hypothétiques, dont la preuve de l'existence aurait des conséquences importantes en physique nucléaire et en astrophysique. <br />Les expériences STAR et, bientôt, ALICE, installées respectivement auprès des collisionneurs RHIC et LHC, rendent accessible la recherche des baryons et des dibaryons étranges.<br /><br />Une simulation consacrée au dibaryon métastable $\rm {H^0}$ dans son mode de désintégration $\Lambda p \pi^-$ a permis de calculer la sensibilité de STAR à une telle particule. La recherche de ce $\rm {H^0}$ ainsi que celle de la résonance $\Xi^-p$ ont été menées dans les données Au+Au de STAR aux énergies de $\sqrt{s_{NN}}=62.4$ et $200~GeV$.<br /><br />Dans le cadre de la préparation aux premières données Pb+Pb de l'expé-rience ALICE, plusieurs simulations ont permis d'estimer les performances du détecteur quant à l'identification des baryons étranges $\Lambda$, $\Xi$ et $\Omega$. Afin de favoriser leur efficacité de reconstruction dans une large gamme d'impulsion transverse tout en gardant un rapport S/B raisonnable, l'influence des sélections géométriques et de la taille de la zone de reconstruction a été soulignée. Par ailleurs, la sensibilité d'ALICE à l'identification des dibaryons étranges métastables ${\rm H^0}$ et $(\Xi^0p)_b$, ainsi que celle de la résonance $\Lambda\Lambda$, a été calculée.

Le Réacteur à Sels Fondus (RSF) en cycle Th/U est un des concepts de nouvelle génération pour la production d'énergie nucléaire. Un RSF type se compose d'une structure en graphite, servant de modérateur, percé de canaux dans lesquels circule le sel fondu (^{7}LiF+ThF_{4}+UF_{4}). Les données neutroniques fondamentales pour les simulations numériques sont les sections efficaces de diffusion élastique d'un neutron sur des noyaux de carbone (\sigma_{C}), de fluor (\sigma_{F}) et de lithium 7 (\sigma_{Li}) dans le domaine épithermique. <br /><br />Le but de ce travail est de déterminer précisément \sigma_{C} et \sigma_{F} entre 1 eV et 100 keV. Ces mesures ont été réalisées auprès de la plate-forme d'Etude et de Recherche sur l'Electro-Nucléaire (PEREN) du Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie de Grenoble. Elle comprend un GEnérateur de NEutrons Pulsé Intense (GENEPI) produisant des neutrons de 2.5 MeV au centre de massifs ralentisseurs (C et CF_{2}). Des taux de capture sont obtenus, pour des échantillons composés de matériaux de référence (Au, Ag, Mo et In) placés dans les massifs, à l'aide d'un scintillateur YAP couplé à un photo-multiplicateur.<br /><br />Des simulations précises des expériences, avec le code MCNP, ont été réalisées et la comparaison entre la simulation et l'expérience a permis de déterminer \sigma_{C} et \sigma_{F} avec des précisions de 1% et 2% respectivement, mettant en évidence des écarts avec les données nucléaires évaluées (ENDF).<br /><br />Des mesures complémentaires des sections efficaces totales \sigma_{C} et \sigma_{F} à plus haute énergie (200 - 600keV) ont été effectuées au Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux par une méthode de transmission. Un faisceau de neutrons mono-énergétique est produit par des protons accélérés, dans un accélérateur Van De Graaff, sur une cible de LiF. Les neutrons transmis sont comptés par un détecteur proportionnel à hydrogène. Des écarts de 5% (C) et de 9% (F) par rapport à ENDF ont été mis en évidence.

L'étude des effets isotopiques dans le processus de la multifragmentation du projectile spectateur a été effectuée en utilisant le spectromètre ALADiN auprès de l'accélérateur GSI à Darmstadt. Des réactions aux énergies relativistes avec des faisceaux stables d'197Au et 124Sn et des faisceaux radioactifs de 124La et 107Sn ont été utilisés pour couvrir une large gamme en masse et en N/Z. La mesure du vecteur moment et l'identification des fragments du projectile ayant une charge Z>1 entrant dans l'acceptance de l'aimant ALADiN ont été obtenues avec une grande efficacité et résolution en utilisant le dispositif ALADiN amélioré en association avec le détecteur de neutrons LAND. L'étude des propriétés globales de la multifragmentation a montrée une dépendance en N/Z en accord avec les prédictions du modèle statistique de la multifragmentation. L'effet pair-impair dans la multifragmentation du projectile spectateur a été investigé pour pouvoir trouver une interprétation à sa manifestation à hautes énergies d'excitation. Un accord qualitatif a été obtenu pour les mesures de la températures avec les précédentes données et les prédictions théoriques.