Le boson chargé W sera abondamment produit au Large Hadron Collider (LHC) dans des collisions proton-proton à une énergie dans le centre de masse de 14 TeV: sa fréquence de production est 1 Hz à basse luminosité. Sa désintégration dans le canal électron aura une signature claire dans le détecteur ATLAS, marquée par un électron de haute impulsion transverse et une énergie transverse manquante élevée. Le détecteur ATLAS est un détecteur généraliste constitué d'un détecteur de traces, d'un calorimètre électromagnétique, d'un calorimètre hadronique et d'un spectromètre à muon. Entièrement installé dans sa caverne, il a enregistré des données avec le premier faisceau du LHC en septembre 2008.<br />Une première partie de la thèse consiste dans le développement d'une stratégie d'analyse pour la mesure de la section efficace de production inclusive du boson $W$ avec les premières données d'ATLAS, maximisant l'utilisation des données par rapport aux simulations Monte-Carlo. Les principales sources d'incertitude systématique sont mises en évidence et étudiées: une précision sur la mesure meilleure que 10% sera accessible dès la première phase de l'expérience. Une seconde partie est consacrée à l'alignement en temps des canaux de lecture des calorimètres à argon liquide, étape nécessaire pour atteindre les performances nominales. Des constantes de temps sont calculées à partir des données enregistrées en septembre 2008: elles permettront d'assurer un alignement en temps à 2-3 ns de tous les canaux pour les premières collisions

Le LHC est un collisionneur de protons avec une énergie de 14 TeV dans le centre de masse, situé au CERN (Genève, Suisse). Les premières collisions sont attendues à l'été 2009. L'expérience ATLAS est l'une des deux expériences généralistes installées sur le LHC. L'énergie disponible ainsi que la haute luminosité de celui-ci permettra à l'expérience ATLAS de rechercher le boson de Higgs ainsi que d'autres nouvelles particules prédites par les modèles de physique au-delà du modèle standard.<br /><br />Les électrons occupent une place importante pour la mesure du modèle standard ainsi que la recherche de nouvelle physique. Ils procurent<br />également de nombreux indicateurs des performances du détecteur. D'autre part, avec 10**5 jets hadroniques attendus pour chaque électron, une sévère discrimination du bruit de fond est nécessaire.<br /><br />Dans cette thèse, la reconstruction et l'identification des électrons dans le détecteur ATLAS est présentée. Plusieurs variables sont étudiées pour rejeter le bruit de fond hadronique et électromagnétique tout en optimisant l'efficacité du signal. Les performances d'identification des électrons et de réjection du bruit de fond sont estimés dans un environement de détection potentiellement défavorable.<br /><br />La recherche de la supersymétrie est l'un des objectifs primaires de l'expérience ATLAS. Dans cette thèse, les signatures d'un modèle supersymétrique dans lequel les scalaires sont découplés sont étudiés. Le potentiel de découverte est quantifié. Les mesures réalisables, leurs bruits de fonds et leurs incertitudes sont investigués. Ces observables sont ensuite utilisées pour estimer le potentiel de détermination des paramètres du modèle au LHC.

Cette thèse s'intéresse à la recherche et à l'identification de nouveaux bosons neutres qui décroissent en deux électrons dans le détecteur ATLAS. Le Large Hadron Collider du Cern sera capable de produire des collisions de partons à une énergie correspond au seuil de production de Z' prédis dans un grand nombre de modèles théoriques. Cette particule pourrait alors être observée par le détecteur ATLAS. L'étude d'un Z' se décompose en deux parties, la mise en évidence d'une nouvelle résonance puis l'identification du type de particule et de la théorie sous-jacente. Si la découverte se fait en recherchant un déviation entre les prédictions du modèle standard et les données expérimentales, il est indispensable de s'intéresser à la phénoménologie du Z' pour contraindre les modèles théoriques. Ainsi, afin d'estimer le potentiel de découverte d'un Z' à ATLAS, la distribution en masse invariante diélectron a été étudiée pour différents modèles spécifiques de dimensions supplémentaires ou des modèles de grande unification. Pour conduire ces analyses, une paramétrisation qui rend compte de la forme du spectre indépendamment du modèle théorique a été développée. Les potentiels de découverte de Z' de grande unification ainsi obtenus ont été officiellement approuvés par la collaboration ATLAS et publiés. Au delà de ce travail d'estimation des potentiels de découverte, une analyse basée sur le spectre en rapidité a également été effectuée. Elle a permis de quantifier l'intérêt de cette observable pour la discrimination des modèles théoriques prédisant de nouvelles résonances de spin 1.

Le boson de Higgs est l'une des particules elementaires predites par le modele standard, et la seule pas encore observee experimentalement. La recherche de la particule de Higgs est l'objectif premier de nombreuses experiences à haute energie au cours des dix dernieresannees. Selon le modele standard, les bosons W, Z0 bosons obtiennent leurs masses de la brisure spontanee de la symetrie du vide par le mecanisme de Higgs, tandis que les fermions obtiennent leurs masses par couplage de Yukawa avec le boson Higgs. Ce couplage est une des plus importantes proprietes du Higgs et permet de distinguer si il est de type modele standard ou non. Le Grand Collisioneur de Hadron (Large Hadron Collider ou LHC) au CERN est un collisionneur proton-proton avec une energie dans le centre de masse de 14 TeV. ATLAS est un detecteur de particules de type generaliste situe aupres d'un des points de collision du LHC. Le debut de la prise des donnees est prevue pour cet ete. Les principaux objectifs de physique de l'experience ATLAS sont les recherches du boson de Higgs, de particules SUSY et les mesures de precision electro-faibles. Utilisant des donnees Monte-Carlo ATLAS CSC (Computing System Commissioning) en simulation complµete du canal t¹tH;H ! WW, cette these presente une etude de la mesure du couplage de Yukawa du quark top pour une lumisosite integree de 30fb 1 dans la gamme de masses du boson de Higgs allant de 120 a 200GeV=c2. Pour la premiµere fois, les effets du systeme de declenchement, de l'empilement des evenements, ainsi que de toutes les erreurs systematiques possibles ont ete extensivement etudies. Pour une masses du Higgs de 160GeV=c2, en incluant toutes les erreures systematiques, la signicance obtenue du signal est superieure µa 2¾ en combinant les etats naux a deux et trois leptons. Le rapport d'embranchement combine ¾ t¹tH BrHWW peut atteindre une precision de 47 % et donner des informations importantes sur le couplage de Yukawa du quark top. C'est la premiere etude du canal t¹tH;H WW en simulation detaillee du detecteur ATLAS, incluant une etude complete et detaillee des erreurs systematiques. La partie la plus dicile de l'analyse de t¹tH;H WW est d'extraire le signal du bruit de fond abondant car la section efficace du signal est seulement 0:1% de celle du bruit de fond tt. En outre, le signal presente un etat final complexe d'au moins quatre jets, deux leptons et deux neutrinos qui rendent tres diffcile la reconstruction du spectre de masse du Higgs. L'isolation leptonique est un des moyens les plus importants pour supprimer le bruit de fond reductible. Cette these developpe une procedure dediee d'isolation en cone permettant de supprimer le bruit principal t¹t par un facteur 5. L'incertitude sur l'echelle d'energie leptonique est l'une des principales sources d'incertitude systematique pour cette analyse t¹tH;H WW. Une bonne linearite de reponse pour des electrons de tres basses energies (VLE) permettrait d'ameliorer la performance de l'estimation de l'echelle d'energie des electrons. Cette these comprend egalement une etude de la linearite de la reponse à des electrons VLE avec des donnees de tests en faisceau combine (CTB) d'un secteur du detecteur ATLAS. Une premiere methode basee sur l'utilisation, evenement par evenement, de chambreà fils proche du faisceau est presentee. Puis une autre methode est etudiee par simulation Monte-Carlo. Elle est basee sur l'utilisation d'un etalonnage s'appuyant sur une constante de calibration obtenue par une aggregation des energies par graine multiple de 5 par 5. Les resultats de simulation de cette methode permettent d'envisager une amelioration future de la linearite de reponse à des electrons VLE.

Le Modèle Standard de la physique des particules postule l'existence d'un champ doublet scalaire de Higgs, qui après brisure de symétrie électro-faible, donne lieu à la présence d'une particule scalaire neutre, le boson de Higgs. Les recherches directes par les expériences LEP imposent une masse de ce boson, s'il existe, supérieure à 114.5 GeV. Les mesures électro-faibles de précision, quant à elles, contraignent la masse du boson de Higgs, dans le Modèle Standard, à être inférieure à 144 GeV (95 % C.L.). Dans ce domaine de masse, la désintégration du boson de Higgs en deux photons est un des canaux les plus importants pour la recherche de ce boson dans le détecteur ATLAS. Ici, nous évaluons la possibilité d'étudier la production associée avec un boson Z ou W. Elle bénéficie d'un bon rapport signal sur bruit de fond et offre donc le potentiel d'être utilisé pour augmenter la signifiance statistique d'une possible découverte. Les processus de production associée permettront également la mesure des couplages du boson de Higgs aux bosons de l'interaction faible.

La reconstruction 3D de coupes histologiques donne lieu à une nouvelle modalité tridimensionnelle que nous désignons par Imagerie Post Mortem ou IPM. Après avoir proposé une classification des études mettant en jeu l'histologie et concernant le cerveau, nous décrivons dans ce travail de thèse deux protocoles de constitution d'IPM cérébrale. Le premier protocole concerne les animaux de type rongeurs. Il comprend l'acquisition et l'extraction en séries de données anatomiques (coupes histologiques marquées) et fonctionnelles (coupes autoradiographiques). Ces étapes sont suivies de l'alignement et du coalignement des coupes histologiques pour constituer un volume anatomique et un volume fonctionnel spatialement cohérents et recal és entre eux, permettant de mener des analyses 3D. Le deuxième protocole concerne les animaux de type primates. Il décrit une méthode complète de mise en correspondance d'images in vivo et post mortem. Un volume de coupes histologiques est obtenu par coalignement avec des photographies prises lors de la coupe. Une normalisation d'intensité inter-coupes robuste est proposée pour rendre également cohérent tridimensionnellement en intensité ce volume. Enfin, une déformation élastique est estimée entre le cerveau post mortem et le cerveau dans sa géométrie in vivo (représenté par l'IRM) pour corriger les différences de volume inhérentes à l'histologie. La réalisation d'atlas du thalamus, puis une confrontation avec une segmentation réalisée in vivo en IRM de diffusion par une nouvelle méthode par classification sont présentées comme applications directes de ce protocole. Nous concluons ce travail par diverses perspectives d'utilisation de l'IPM.

En septembre 2008 le LHC livrera ses premières collisions proton-proton. Auprès du LHC, l'expérience ATLAS est conçue pour explorer un large éventail de phénomènes et traquer les signes de nouvelle physique, qui pourraient se manifester lors de ces interactions. Ainsi, dans le cadre des extensions supersymétriques du Modèle Standard, le boson de Higgs le plus léger pourrait être produit dans les cascades de désintégrations de particules supersymétriques. Nous étudions la possibilité d'observer de tels événements avec le détecteur ATLAS. Tout d'abord, nous examinons la capacité d'ATLAS à mesurer l'énergie manquante due au passage des particules supersymétriques qui échappent à la détection. Ensuite, nous montrons que, pour certaines régions de l'espace des paramètres du modèle de Supergravité Minimale, compatibles avec les dernières recherches au LEP, le plus léger boson de Higgs peut être découvert avec moins de 10 fb^(-1). Ces résultats sont compétitifs avec les canaux standard de production du Higgs. Nous étudions aussi la possibilité de mesurer des quantités liées aux masses et aux couplages des particules supersymétriques impliquées dans ce processus. Enfin, à partir de ces mesures, nous utilisons l'outil SFitter pour réaliser un ajustement global des paramètres du modèle supersymétrique sous-jacent, en montrant ainsi la validité de cette procédure pour contraindre les interprétations théoriques des futures données du LHC.

L'objet de ce mémoire est l'étude et la construction d'un modèle de surfaces fondé sur la représentation par un atlas de cartes : <br />L'intérêt d'un tel modèle est qu'il permet de travailler localement sur la sur face sans perte de la cohérence globale, et d'autre part d'hériter des notions de géométrie différentielle attachées à cette représentation pour définir une surface régulière, et donc résoudre intrinsèquement les problèmes de continuité ordinairement rencontrés par les représentations paramétriques par morceaux. Nous avons présenté ce modèle dans le cadre des modèles de surfaces d'usage courant en informatique graphique, puis dans le cadre plus théorique de la géométrie différentielle. <br /> Nous avons ensuite proposé la construction d'un tel modèle à partir d'un nuage de points 3D interpolés au préalable par une surface triangulée qui est une variété de dimension 2, connexe et compacte. Cette construction se déroule en trois étapes. Chaque étape rencontre un problème géométrique auquel nous proposons une solution innovante. En particulier, nous avons démontré que le nerf d'un recouvrement bien formé est une triangulation combinatoire. Nous avons également étudié la para métrisation d'une couronne du plan par un C1-difféomorphisme, ainsi que le raccord continu de surfaces par combinaison convexe.

Depuis 1994, j'ai travaillé dans les expériences OPAL et ALEPH au LEP puis dans l'expérience ATLAS au LHC. <br />Dans OPAL, j'ai travaillé sur la physique des mésons D*. J'ai contribué à la mesure de (Z0 c cbar)/ (Z0 hadrons), de l'énergie moyenne des D* xc D* et de la multiplicité moyenne du processus de division gluonique g c cbar, ng c cbar , dans les désintégrations hadroniques du Z0. Par la suite, j'ai travaillé sur la mesure de l'alignement du spin des mésons D*, puis avec George Lafferty, nous avons écrit un article sur les mesures d'alignement de spin des mésons vecteurs dans OPAL. Enfin, j'ai participé à la construction du détecteur Tile Endcap d'OPAL. Dans ALEPH, j'ai travaillé sur la mesure de la masse du W à LEP2. J'ai implémenté le canal e+e- WW q qbar dans l'analyse. J'ai dirigé le groupe Mesure de la masse du W semileptonique au sein d'ALEPH. Nous avons élaboré des méthodes d'ajustements pour déterminer la masse invariante, puis une méthode de repondération de données simulées pour extraire la masse du W à partir de la distribution de la masse invariante. Dans ATLAS, avec Georges Azuelos, nous avons publié un article sur la recherche du radion dans le modèle des dimensions supplémentaires de Randall et Sundrum. Ensuite, avec le thésard que je co-dirigeais, Christophe Le Maner, son directeur Luc Poggioli, et Elzbieta Richter-Was, nous avons publié un article sur la recherche du boson de Higgs produit par fusion bosonique faible avec le Higgs se désintégrant selon H WW l q qbar. Enfin, j'ai participé à l'analyse des données des divers tests en faisceau du SPS dont le but était d'étudier 4 des modules du calorimètre électromagnétique tonneau. J'ai contribué à l'élaboration d'un programme de monitorage, à l'optimisation du code et à la production des coefficients de filtrage optimal et j'ai effectué une étude de la diaphonie dans le détecteur avec son implémentation dans la détermination de ces derniers coefficients. J'ai aussi participé à la construction et au câblage d'un certain nombre de modules du calorimètre électromagnétique argon liquide. J'ai co-dirigé deux théses (C.LeManer: soutenue, F.Tarrade: en cours), et dirigé des étudiants en thèse (B.Raven, E.Thomson) et des étudiants d'été (M.Doucet, I.Trigger). J'ai enseigné au CEGEP au Québec, pendant ma thèse à l'Université de Montréal, puis au CNAM en France. J'ai participé à l'organisation d'un certain nombre de manifestations en physique des particules i.e. PAF, les Houches, Spin Workshop, semaine OPAL. J'ai été invitée à donner des séminaires dans des conférences internationales et nationales i.e. CIPANP2000, Hommage à Trân Thanh Vân, Rencontres du Vietnam. Je participe à des échanges avec d'autres pays : la Pologne et le Maroc. Je m'intéresse à la vulgarisation des sciences et viens de donner une conférence à l'Université de Tous les Savoirs sur la physique aux accélérateurs

La recherche du boson de Higgs implique une bonne uniformité de la réponse du calorimètre électromagnétique d'ATLAS pour l'étude de ses canaux leptoniques et photoniques.<br /><br /><br />Dans la première partie de cette thèse, j'ai développé un outil de monitorage fiable pour s'assurer de la qualité des données prises lors de ces tests, démontré que la procédure de production des coefficients de filtrage optimal comporte un artefact qui influe sur l'uniformité de la réponse en énergie d'un module et contribué à la mise en place d'un algorithme de remplacement des coefficients manquants.<br /><br /><br />La seconde partie concerne l'étude du canal q q H -> q q W W -> q q l nu j j pour un Higgs de 300 GeV/c2. Le résultat rapporte dans le TER ne permettait pas d'exploiter ce canal pour une découverte car les distributions du signal et des fonds se confondaient. Grâce à une nouvelle approche plus globale associée à une nouvelle coupure soir la masse du système Wj et à un relâchement de certaines coupures, j'ai montré que ce canal permet la découverte du boson de Higgs ainsi que la mesure du couplage H -> WW.