Le démarrage de l'expérience ATLAS auprès du LHC au CERN est prévu pour l'année 2007. Le programme de physique de l'expérience couvre un domaine vaste allant du Modèle Standard (mise en évidence du boson de Higgs) jusqu'au delà avec les nouvelles théories (supersymétrie, dimensions supplémentaires ....etc). Le travail présenté dans cette thèse rentre dans le cadre de préparation au démarrage de cette expérience. Après avoir présenté le run combiné de 2004, ses installations et les analyses des données de calibration et des piédestaux du calorimètre électromagnétique, nous développons une méthode d'étalonnage de l'énergie des<br />électrons dans le calorimètre électromagnétique basée totalement sur les données de la simulation GEANT4 du run combiné. Nous exposons ensuite l'étude des performances du calorimètre électrom\-agnétique ainsi que les résultats obtenus: un terme d'échantillonnage de la résolution en énergie de 10.6$\%$ GeV$^{0.5}$ et un terme constant local de 0.43$\%$, une non-uniformité de réponse de 0.44$\%$ donnant un terme constant global de 0.6$\%$ et une linéarité en fonction de l'énergie meilleure que 0.2$\%$ pour des énergies d'électrons entre 20 et 250 GeV. Côté simulation de "physique" de cette thèse, nous montrons une première étude sur la détermination de l'angle effectif de mélange $\sin^{2}\theta^{lept}_{eff}$ avec une précision meilleure que les résultats actuels, 10$^{-4}$. Pour atteindre une telle précision il va falloir identifier les électrons dans les régions vers l'avant du détecteur. Ce point fait l'objet de la dernière partie de ce manuscrit, il montre qu'on peut atteindre un taux de rejet électron-jet de 100 avec une efficacité de reconstruction des électrons de 50$\%$, en utilisant une analyse discriminante basée sur les méthodes de Fisher, le<br />maximum de vraisemblance et les réseaux de neurones.

Deux modèles sont développés afin d'interpréter la physico-chimie des ions organométalliques en phase gazeuse.<br /><br /> Les surfaces de potentiel associées à la réactivité sont modélisées dans le cadre de la théorie des hamiltoniens effectifs, et l'on s'intéresse plus particulièrement à l'addition oxydante d'un ion LnM+ sur une liaison H-H. L'idée est de bâtir un hamiltonien effectif associé aux électrons actifs, c'est-à-dire à l'insertion de M+ dans la liaison H-H, puis d'utiliser une approche de type champ de ligands pour traiter l'effet des ligands spectateurs (Ln). L'originalité de l'approche réside surtout dans la construction du hamiltonien effectif associé à M+ + H-H. Il est bâti à partir de potentiels à deux corps associés à M+-H et H-H, dérivés de calculs ab initio sur les états électroniques de valence de ces fragments. En utilisant une correction appropriée pour les termes à trois corps, notre modèle localise correctement les points stationnaires de M+ + H2, et la précision sur leurs énergies relatives est de l'ordre de 20 kJ/mol.<br /><br /> La seconde partie porte sur le développement d'un modèle cinétique pour interpréter l'efficacité de fragmentation d'ion induite par une absorption multiphotonique infrarouge en phase gazeuse, phénomène exploité pour obtenir le spectre IR d'ions formés en spectrométrie de masse. Les paramètres de notre modèle sont associés à la focalisation et à la structure temporelle du laser, ainsi qu'à la trajectoire et aux paramètres physico-chimiques des ions. La très bonne simulation de plusieurs expériences permet de mieux comprendre les phénomènes observés et constituera un guide précieux pour les prochaines campagnes d'expériences.

Les lasers à électrons libres (LELs) à simple passage représentent actuellement la possibilité la plus prometteuse pour fournir des impulsions lumineuses de haute énergie (µJ à mJ) à des échelles de durée femtoseconde (1 fs = 10⁻¹⁵s) et des longueurs d'ondes ultra-courtes (résolution nanométrique i.e., jusqu'aux domaines de l'extrême-ultraviolet et des rayons X). Les LELs émettant dans l'extrême-ultraviolet sont une technologie encore jeune, si bien que de nombreuses questions restent ouvertes. Celles posées au sein de ce manuscrit concernent la configuration dite injectée, dans laquelle le processus est initié par une source externe cohérente (le "seed"). Nous nous concentrons particulièrement dans cette thèse sur les caractéristiques transverses et longitudinales de la lumière, sa cohérence, les propriétés de la phase temporelle et les liens directs entre le seed et l'émission LEL. La technique de génération dans un gaz noble d'harmoniques d'ordres élevés d'un laser femtoseconde (GHE) se montre à la fois complémentaire et en compétition avec les LELs. En compétition car les impulsions produites ont des qualités similaires à celles obtenues avec un LEL ; complémentaire car le rayonnement GHE peut être utilisé comme seed ou en combinaison avec la lumière LEL, par exemple pour effectuer des expériences mettant en jeu de multiples faisceaux. Bien que la GHE fournisse des impulsions moins puissantes, l'implémentation d'une telle source requiert un effort significativement moins important. Le taux de conversion harmonique, l'accordabilité et la qualité spatiale du faisceau généré, et la manière dont ces paramètres dépendent du laser générateur sont les problématiques traitées au sein de ce manuscrit. La volonté de la communauté scientifique d'effectuer des expériences novatrices demande des études profondes et l'optimisation des sources de GHE et des LELs. En particulier, sur la source LEL injectée FERMI@Elettra de Trieste, l'induction d'une dérive de fréquence dans le rayonnement a conduit à des résultats marquants. Entre autres, une méthode de génération d'impulsions scindées avec différentes longueurs d'ondes a été analysée et développée. Une telle possibilité ouvre la voie à l'utilisation des LELs injectés en tant que source autonome pour des installations de type pompe-sonde à deux couleurs. Plus généralement, l'étude des phénomènes mis en jeu dans les processus de GHE et du LEL ainsi que la caractérisation des propriétés de leur lumière sont des sujets intrinsèquement excitants, ayant des connexions directes avec de nombreux aspects fondamentaux de la physique.

Nous avons développé un concept original de mélangeur à bolomètre supraconducteur en structure quasi-optique destiné à la détection hétérodyne dans le domaine térahertz. Le détecteur est un bolomètre à électron chaud (HEB) en nitrure de niobium (NbN) sur une membrane diélectrique de Si3N4/SiO2 de 1,4 µm d'épaisseur. La membrane est obtenue par une gravure du substrat de silicium. Un miroir focalise le signal THz et une antenne planaire assure le couplage du rayonnement au HEB. Deux blocs mélangeurs ont été développés pendant cette thèse, l'un en configuration axiale et l'autre avec un miroir hors axe. Des antennes planaires de type spirales et double fente ont été conçues pour fonctionner sur la membrane de Si3N4 à des fréquences de 0,6 et 1,4 THz. Une caractérisation FTS réalisée avec une antenne double fente à 0,6 THz a démontré un très bon accord entre la fréquence de résonance mesurée et celle simulée. Une bande passante RF de 40% de la fréquence centrale a été mesurée. Les premières mesures de sensibilité du bloc mélangeur hors axe ont donné des résultats encourageants avec une température de bruit de récepteur de 1300 K à 0,6 THz. La bande passante absolue de la fréquence intermédiaire a été mesurée à 750 MHz. Les travaux à venir sont la montée en fréquence bien au-delà du THz, l'amélioration de la sensibilité du récepteur et le développement de matrice de HEB. Le concept de mélangeur HEB sur membrane pourrait être une solution intéressante pour l'imagerie THz.

La miniaturisation des circuits électroniques, qui pourraient à terme être réalisés par une seule molécule placée entre des électrodes, tout comme l'amélioration des techniques expérimentales pour mesurer le courant dans une jonction moléculaire, nous oblige à développer des techniques de calcul du courant tunnel et de ses variations toujours plus précises. Nous développons dans cette thèse une méthode de calcul multi-électronique du coefficient de transmission qui est en fait une généralisation de la méthode mono-électronique ESQC. Celle-ci repose sur l'écriture de la matrice de diffusion de la jonction moléculaire dans une base de configurations à m+1 particules: 1 particule incidente, et m électrons localisés, mais non figés, sur la molécule. Cette méthode, nommée CI-ESQC, est par la suite utilisée pour comprendre les mécanismes multi-électroniques de transfert de charges dans la jonction tunnel aux énergies résonantes. Dans la suite, les interférences entre plusieurs résonances sont étudiées, de même que la décroissance du coefficient de transmission avec la longueur d'un fil moléculaire contenu dans la jonction. Finalement la méthode est appliquée à une jonction moléculaire susceptible de réaliser des portes logiques contrôlées en fréquence.

Dans ce mémoire sont abordées quelques études sur la dynamique hors-équilibre des surfaces cristallines. L'accent est porté sur le démouillage de films minces monocristallins et sur les instabilités morphologiques induites par électromigration. Sur le plan instrumental, la Microscopie à Electrons Lents et la Diffusion Centrale des Rayons X en Incidence Rasante nous ont permis d'accéder à la dynamique des phénomènes in situ et en temps réel. Nous montrons que le démouillage à l'état solide des films minces de Silicium et de Germanium sur Silice conduit à des instabilités dendritiques du front de démouillage pilotées par le gain d'énergie de surface/interface et cinétiquement contrôlées par la diffusion de surface des adatomes. Le rôle central du facettage sur les instabilités morphologiques du front de démouillage est étudié en détails, en particulier certaines orientations cristallines limitent la vitesse de recul du front de démouillage et favorisent le développement de fronts droits stables. Les instabilités morphologiques induites par électromigration sur les faces vicinales de Silicium sont un moyen d'étudier les interactions élastiques entre marches atomiques. Nous montrons que ces interactions favorisent le développement successif d'une onde de densité de marches puis d'un facettage périodique de la surface aux temps longs. Enfin est abordée l'étude de la croissance auto-organisée de nanostructures de Pd sur une surface oxydée de Ni3Al et nous terminons par quelques perspectives concernant l'étude de la dynamique de la ligne triple solide-solide-vapeur ainsi que sur la technique de Microscopie à Electrons Lents.

Cette thèse aborde des questions relatives à la physique des échelles de spins dopées connues pour être un supraconducteur quasi-unidimensionnel et non conventionnel. Un accent particulier est mis sur les propriétés sous champ magnétique. Les modèles d'électrons fortement corrélés sur ces échelles sont étudiés en utilisant les méthodes numériques adaptées à la physique unidimensionnelle que sont la diagonalisation exacte et le groupe de renormalisation de la matrice densité (DMRG). Les résultats sont également éclairés par les interprétations issues de la théorie du liquide de Luttinger. La prise en compte d'un terme d'échange cyclique met tout d'abord en évidence le rôle des fluctuations magnétiques dans le mécanisme d'appariement des trous. Son influence sur la dynamique des excitations de spin est également présentée. Ces excitations sont ensuite sondées en couplant le spin des électrons au champ magnétique par effet Zeeman. On montre alors l'existence de plateaux d'aimantation contrôlés par le dopage en trous ainsi que d'une phase supraconductrice inhomogène de type FFLO associée à un dépassement de la limite de Pauli. Lorsqu'un flux traverse l'échelle, le champ magnétique se couple à la charge de l'électron par effet orbital. La réponse diamagnétique orbitalaire de l'échelle dopée permet de sonder les phases commensurables du modèle t-J présentes à faible J/t. Des fluctuations de courant transverse sont également observées dès que le champ magnétique est branché. Enfin, ce manuscrit rapporte des résultats numériques sur le modèle de Hubbard attractif de spin 3/2 qui révèlent l'existence d'une phase moléculaire superfluide d'états liés à quatre fermions : les quartets. La compétition observée entre fluctuations<br />de charge et superfluidité est mise en perspective avec les résultats sur les échelles dopées.

Dans cette thèse, nous proposons d’explorer la relation entre transport électronique et dynamique d’aimantation afin de mieux comprendre certaines propriétés des films minces de métaux ferromagnétiques. Afin d’extraire l’influencede la diffusion des électrons par les surfaces sur les résistivités dépendantes du spin, des séries d’épaisseur de films de permalloy (Ni80Fe20) ont été déposées et étudiées. En plus de mesures électriques et magnétiques conventionnelles,nous avons réalisé une étude détaillée de la propagation des ondes de spin dans ces films. La technique du décalage Doppler d’ondes de spin induit par un courant électrique a été utilisée pour extraire le degré de polarisation en spin du courant électrique. Nous avons observé que ce degré de polarisation décroît lorsque l’épaisseur du film décroît, ce qui suggère que les surfaces contribuent aux résistivités dépendantes du spin et qu’elles ont tendance à dépolariser le courant électrique. / In this thesis, the interplay between electron transport and magnetization dynamics is explored in order to access to fundamental properties of ferromag- netic metal thin films. With the aim of extracting the influence of the electron surface scattering on the spin-dependent resistivities, thickness series of permal-loy (Ni80Fe20) films were grown and studied. In addition to standard electrical and magnetic measurements, a detailed study of the propagation of spin waves along these films was performed. Resorting to the current-induced spin-wave Doppler shift technique, the degree of spin-polarization of the electrical current was extracted. This degree of spin-polarization was found to decrease when the film thickness decreases, which suggests that the film surfaces contribute to the spin dependent resistivities and tend to depolarize the electrical current.

La structure et le processus de formation des traces latentes dans le poly (allyl diglycol carbonate), PADC, ont été étudiés par spectroscopie FT-IR et par simulation Monte Carlo. La quantité de groupes OH formés est équivalente à la quantité de disparition des groupes éther. L’utilisation de radiations à faible TLE a prouvé que les fonctions carbonyle ne disparaissent que lorsque deux électrons au minimum interagissent avec une seule unité de répétition du polymère. Les résultats obtenus avec des protons de haute énergie permettent de comprendre la différence entre des traces révélables et non-révélables. Sur la base de ces résultats, un nouveau concept physique de Fluence Electronique Radiale autour de la Trace d’un Ion, défini comme la densité d'électrons secondaires qui traversent une surface cylindrique de rayon donné, est proposé pour décrire le seuil de détection du PADC en utilisant le code Geant4-DNA. Les connaissances acquises sont utiles pour trouver des agencements moléculaires appropriés pour de nouveaux détecteurs de sensibilités désirées. / The structure and formation process of latent tracks in poly(allyl diglycol carbonate), PADC, have been examined using the combination of FT-IR spectrometry and a Monte Carlo simulation. The generation amount of OH groups is almost equivalent to the loss amount of ether. An important role of the secondary electron that the carbonyl can be broken only when more than two electrons pass through a single repeat unit is clarified by experiments using low LET radiations. Results of high energy protons lead us to the elucidation of the difference between etchable and un-etchable tracks. Based on these results, a new physical concept of Radial Electron Fluence around Ion Tracks, which is defined as the number density of secondary electron that pass through the cylinder surface with a certain radius is proposed for the detection threshold of PADC using Geant4-DNA. Obtained knowledge is helpful to find appropriate molecule arrangements for new etched track detector with desired sensitivities

Le présent travail a pour objectif d’étudier la synergie entre la déformation plastique et les processus d’adsorption et d’absorption de l’hydrogène en surface et en subsurface du nickel monocristallin. La Réaction d’Evolution de l’Hydrogène (REH) et l’absorption de l’hydrogène en subsurface (RAH)partagent le plus souvent l’intermédiaire commun : l’hydrogène adsorbé (Hads). Le chemin réactionnel de la REH sur des surfaces de nickel (100) en milieu acide sulfurique peut être présenté par un mécanisme de Volmer-Heyrovsky. Les paramètres cinétiques élémentaires correspondants comme les coefficients de symétrie, les enthalpies d'activation, le nombre de sites actifs, ont été simulés via un modèle thermocinétique en utilisant les données expérimentales. Ces paramètres peuvent être affectés par la déformation plastique. Cette dernière modifie la densité et la distribution des dislocations stockées affectant la rugosité de surface à l'échelle atomique et engendrant des sites actifs supplémentaires d'adsorption. En revanche, l’émergence de ligne de glissement à la surface conduit à un phénomène de désactivation associé la formation de plan plus compact (111). L’entrée d’atomes d’hydrogène associée à l’étape de transfert surface-Subsurface peut être mesurée à l’aide d’une méthode potentiostatique de type pulsé. Cette dernière a permis de caractériser la diffusion et le piégeage de l'hydrogène en subsurface. Deux zones peuvent être distinguées, l’une proche de la surface (subsurface) et l’autre au coeur de l'échantillon. Dans ce cas, le coefficient de diffusion associé à la subsurface semble être beaucoup plus élevé que celui obtenu au coeur du métal. En revanche,l’application d’une contrainte mécanique conduit à une augmentation de la densité de pièges. Cette dernière, développée au voisinage de la surface : « subsurface », est plus faible que celle à coeur du matériau, ce qui suggère un effet adoucissant en subsurface. / The present work has for objective to study the synergy between the plastic strain and the processes of adsorption and absorption of hydrogen on the surface and the subsurface of nickel single crystal.Hydrogen Evolution Reaction (HER) and Hydrogen Absorption in subsurface (HAR) share mostly the common intermediate: the adsorbed hydrogen (Hads). The HER pathway on nickel (100) single crystal surfaces in sulphuric acid medium can be related by a Volmer-Heyrovsky mechanism. The corresponding elementary kinetic parameters as symmetry coefficients, activation enthalpies, number of active sites, have been identified via a thermokinetic model using experimental data. These parameters can be affected by defects associted with plastic strain. Irreversible plastic strain modifies the density and the distribution of storage dislocations affecting the surface roughness at atomic scale and generating additional active adsorption sites. Further more, surface emergence of mobile dislocations induces the formation of slip bands, which modify the surface roughness and the electronic state of the surface and increases the (111) surface density. The entry of hydrogen atoms associated to the transfer step surface-Subsurface can be measured using a potentiostatic double-Steptechnique (pulse method). This last allowed to characterizing the diffusion and trapping of hydrogen in the subsurface. Two domains can be distinguished, that of the subsurface and that of the bulk of the sample. In this case, the diffusion coefficient near the surface (subsurface) seems to be much higher than that obtained in the bulk of the metal. On the other hand, the application of mechanical stressleads to an increase of traps density. This last, developed near the surface: « subsurface », is lower than that at the bulk of material, which suggest a softening effect in the subsurface.