Sur N=50, une experience a ete realisee en fevrier 2001 sur la ligne ISOL PARRNe dont l'objet etait de mesurer les premiers etats excites du 83Ge (Z=32, N=51) en etudiant la decroissance beta du 83Ga produit par fission de 238U. La precision extreme du dispositif experimental, couplee au fonctionnement des sources a plasma chaud a permis d'atteindre des informations spectroscopiques des isotopes de Ge au dela de la couche magique N=50. Deux transitions ont ete attribuees au 83Ge : a 867 keV et a 1238 keV. Le schema de niveau du 83Ge a pu etre interprete en terme de particule individuelle : les etats excites de ce noyau sont dus aux couplages entre le neutron celibataire au dela de N=50 et le reste du noyau. Sur N=40, nous avons cherche a determiner la valeur de la probabilite de transition de l'etat fondamental vers le premier etat excite notee B(E2) dans les noyaux de 70Ni (N=42) et de 74Zn (N=44) a partir de reaction d'excitation coulombienne. Ces noyaux exotiques sont produits par fragmentation d'un faisceau primaire de 76Ge sur une cible de 58Ni, selectionnes par le spectrometre LISE, puis interagissent avec une cible secondaire de Pb utilisee pour induire l'excitation coulombienne. A l'issue de cette analyse, les B(E2) suivant ont ete obtenus : B(E2,70Ni)=860(170) e2fm4, B(E2,74Zn)=1960(140) e2fm4. Ces valeurs ont ete confrontees d'une part a des calculs variationnels que j'ai realises, d'autre part a des calculs de modele en couches publies. Ces calculs mettent en evidence l'aspect complexe des noyaux de Ni, qui bien que situes sur une fermeture de couche en protons (Z=28), ne semblent pas avoir un comportement typique de noyaux semi magiques.

Thèse doctorat : Physique Théorique : Strasbourg 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 10 p.

Nous avons effectué l'excitation Coulombienne, sur une cible de plomb, d'un faisceau exotique à 58 MeV/nucléon de 26Ne, noyau riche en neutrons, afin d'étudier la possible existence de résonances dipolaires pygmées au dessus du seuil d'émission neutron. L'expérience a été conduite auprès de l'accélérateur de l'institut RIKEN, à Tokyo (Japon) et incluait un détecteur de gammas, un hodoscope pour particules chargées et un détecteur de neutrons.<br />A l'aide de la méthode de la masse invariante appliquée dans la voie de décroissance 25Ne+n, et en comparant la section efficace de réaction sur le plomb et sur une cible légère d'aluminium, nous observons de la force de moment angulaire égal à un entre les seuils d'émission un neutron et deux neutrons. A l'aide des distributions angulaire de diffusion du 26Ne nous en confirmons la nature et extrayons la valeur de probabilité de transition réduite dipolaire correspondante B(E1) = 0.54 (0.18) e2fm2. Notre méthode nous permet aussi d'accéder pour la première fois aux rapports d'embranchement de la décroissance d'une résonance pygmée.<br />Par ailleurs, en détectant les photons de décroissance des états au-dessous du seuil d'émission neutron et en analysant les distributions angulaires de diffusion du 26Ne correspondant au premier état excité 2+, nous en déduisons sa probabilité de transition réduite, à partir de l'état fondamental. La valeur obtenue de B(E2) = 87 (13) e2fm4 est en désaccord avec le résultat d'une expérience précédente.

Ces dernières années, de considérables efforts expérimentaux ont été dévoués au développement d’outils de nanoélectronique quantique, dans le but d’atteindre un niveau de contrôle sur le transport électronique quantique à l’échelle de l’électron unique. Ces avancées ont poussé à un changement de paradigme dans le domaine du transport électronique cohérent et donné naissance à l’optique quantique électronique, domaine dans lequel cette thèse s’inscrit. Cette thèse est consacrée à deux problématiques. Tout d’abord, elle s’intéresse au problème des interactions Coulombiennes entre électrons, qui donnent lieu à un phénomène de décohérence qu’il est nécessaire de caractériser et de prédire au mieux afin de le contrôler. En utilisant une approche analytique et numérique, il a été possible de prédire l’effet de ces interactions sur un système expérimentalement accessible, prédiction qui a ensuite été confirmée par l’expérience. Dans la foulée de ce résultat, cette thèse présente des possibilités de contrôle de ces interactions, et propose un moyen de les mettre en œuvre qui devrait pouvoir être testé dans une expérience. Je me suis également confronté à la problématique de la caractérisation d’états quantiques complexes. En particulier, suite à la démonstration expérimentale d’un protocole de tomographie pour des états mono-électroniques, je me suis tourné vers l’extension de ce protocole à des états plus complexes, pouvant exhiber des propriétés de cohérence à deux électrons, voire plus. Ces états étant également sensibles aux interactions de Coulomb, une extension au cas multi-électronique des outils utilisés pour traiter ces interactions est proposée dans cette thèse. / Over the last few years, extensive experimental efforts have been devoted to thedevelopment of quantum nanoelectronics tools aiming at controlling electronic trans-port down to the single electron level. These advances led to a paradigm shift inthe domain of coherent electronic transport, giving birth to electron quantum optics,which is the domain of this work.This manuscript is devoted to two problems. The first of these is the one ofCoulomb interactions between electrons, which lead to a decoherence phenomenonthat must be characterized and predicted in order to be controlled. Using an analyt-ical and numerical approach, it became possible to predict the effect of interactionson an experimentally relevant system, a prediction that was then confirmed in the ex-periment. After this result, this manuscript displays some ideas aiming at controllinginteractions and proposes some ways to test them experimentally.In this work, I also took on the problem of characterizing complex quantum states.In particular, following the experimental demonstration of a tomography protocol forfirst order coherences, I tried to extend this protocol to more complex states thatcould exhibit two-electron coherences, or more. These states being also sensitive to Coulomb interactions, an extension of the tools used to treat interactions to thismulti-electronic state is also presented in this work.

Les problèmes de diffusion de particules, à deux et à trois corps, ont une importance cruciale en physique atomique, car ils servent à décrire différents processus de collisions. Actuellement, le cas de deux corps peut être résolu avec une précision numérique désirée. Les problèmes de diffusion à trois particules chargées sont connus pour être bien plus difficiles mais une déclaration similaire peut être affirmée. L’objectif de ce travail est de contribuer, d’un point de vue analytique, à la compréhension des processus de diffusion Coulombiens à trois corps. Ceci a non seulement un intérêt fondamental, mais est également utile pour mieux maîtriser les approches numériques en cours d’élaboration au sein de la communauté de collisions atomiques. Pour atteindre cet objectif, nous proposons d’approcher la solution du problème avec des développements en séries sur des ensembles de fonctions appropriées et possédant une expression analytique. Nous avons ainsi développé un nombre d’outils mathématiques faisant intervenir des fonctions Coulombiennes, des équations différentielles de second ordre homogènes et non-homogènes, et des fonctions hypergéométriques à une et à deux variables / Two and three-body scattering problems are of crucial relevance in atomic physics as they allow to describe different atomic collision processes. Nowadays, the two-body cases can be solved with any degree of numerical accuracy. Scattering problem involving three charged particles are notoriously difficult but something similar -- though to a lesser extent -- can be stated. The aim of this work is to contribute to the understanding of three-body Coulomb scattering problems from an analytical point of view. This is not only of fundamental interest, it is also useful to better master numerical approaches that are being developed within the collision community. To achieve this aim we propose to approximate scattering solutions with expansions on sets of appropriate functions having closed form. In so doing, we develop a number of related mathematical tools involving Coulomb functions, homogeneous and non-homogeneous second order differential equations, and hypergeometric functions in one and two variables

Les intégrales bi-électroniques jouent un rôle essentiel pour déterminer les propriétés électroniques des atomes et des molécules. Les oxydes de cuivre couvrent des domaines très divers et ont des applications extrêmement variés. Nous avons porté notre attention sur une étude de la contribution des intégrales bi-électroniques à la catalyse hétérogène, par une étude théorique de la réactivité sur la surface de cuivre, et en particulier l'oxydation ménagée des alcanes et alcènes sur la surface CuO(001). Ce travail de thèse a porté sur une étude théorique en deux parties principales : La première partie concernant l'étude des intégrales de Coulomb et d'échange effectuée par le logiciel STOP sur une base d'orbitales atomiques de Slater. L'équation de Poisson est résolue dans ce travail pour le potentiel de Coulomb moléculaire. La deuxième partie, est une étude des réactivités chimiques concernant l'oxydation ménagée des alcanes et alcènes sur les surfaces de métal de cuivre Cu(001) ou CuO(001). Cette étude est effectuée à l'aide du logiciel ABINIT DFT sur une base d'onde plane. Les résultats de ce travail ont validé une nouvelle approche des intégrales de Coulomb et d'échange. Ils ont abouti à la mise en évidence des mécanismes réactionnels de la réactivité d'oxydation ménagée sur la surface de cuivre CuO(001), ainsi que des produits sélectifs.

Ce manuscrit de thèse s'articule autour de l'étude de l'interaction entre des impulsions lumineuses ultra brèves et des atomes ainsi que des molécules polyatomiques et chirales en phase gazeuse. En utilisant des techniques développées en physique attoseconde ainsi qu'en femtochimie, notre objectif général est de parvenir à une meilleure compréhension des dynamiques ultrarapides photoinduites dans la matière. Pour ce faire, nous avons développé des sources de lumière à ultra brèves dans le proche infrarouge et l’infrarouge moyen, qui ont été utilisées pour construire une source de rayons X dans la fenêtre de l’eau, basée surla génération d'harmoniques d’ordre élevé (GHOE), ainsi que pour l’étude de nouveaux canaux de GHOE impliquant des états hautement excités (Rydberg). Cette dernière étude a démontré une émission harmonique via l'ionisation depuis des états de Rydberg et la recombinaison radiative sur l'état fondamental, attirant ainsi notre intérêt pour le rôle des états de Rydberg en physique des champs forts. Cela nous a conduit à étudier la décroissance libre de l’induction XUV de paquets d'ondes électroniques comme une nouvelle technique de spectroscopie 2D. De plus, nous avons découvert que l'interaction entre un laser intense et un atome préparé dans une superposition cohérente d'états électroniques peut conduire à la génération de lignes hyper-Raman concomitantes avec la GHOE standard. Ce mécanisme avait été prédit lors des premiers calculs théoriques de GHOE, mais n'avait jamais été démontré expérimentalement. Par la suite, nous nous sommes intéressé à l’étude de systèmes moléculaires, dans lesquelles une excitation électronique induite par la lumière peut déclencher des dynamiques nucléaires. Nous avons étudié la photo isomérisation non-adiabatique de l’acétylène cationique en vinylidène cationique ainsi que le contrôle cohérent de la localisation électronique lors de la photodissociation de H2+. La simplicité de ces systèmes moléculaires a permis la comparaison des résultats expérimentaux avec des calculs théoriques de pointe,révélant l'importance du couplage entre les degrés de liberté nucléaires et électroniques lors de dynamiques moléculaires photoinduites.Un autre pilier majeur de cette thèse est l'étude de l'ionisation de molécules chirales avec des impulsions chirales. On sait depuis les années 70 que l'ionisation d'un ensemble de molécules chirales aléatoirement orientées, en utilisant une impulsion polarisée circulairement, conduit à une forte asymétrie avant-arrière dans le nombre de photoélectrons émis, selon l'axe de propagation de la lumière (DichroismeCirculaire de Photoélectron, DCPE). Avant cette thèse, le DCPE a été largement étudié à l’aide du rayonnement synchrotron (ionisation à un photon) et a récemment été démontré avec des lasers femtoseconde, via des schémas d'ionisation multiphotonique. Dans cette thèse, nous avons montré que le DCPE est un effet universel, c'est-à-dire qu'il émerge dans tous les régimes d'ionisation: l'ionisation àun photon, l'ionisation à multiphonique, l'ionisation au-dessus du seuil ainsi que l’ionisation par effet tunnel. Ensuite, nous avons démontré que la combinaison d’approches standard de femtochimie et du DCPE peuvent être utilisées pour suivre des dynamique de molécules chirales photoexcitées. En utilisant des approches expérimentales similaires, avec des séquences d'impulsions ayant des états de polarisation contre-intuitifs, nous avons démontré un nouvel effet chiroptique, appelé Dichroïsme Circulaire de Photoexcitation (DCPX), qui est décrit par un courant électronique directionnel et chirosensible, lorsque plusieurs niveaux sont peuplés de manière cohérente avec de la lumière chirale. Enfin, nous avons introduit une perspective temporelle à la photoionisation chirale en mesurant l'asymétrie avant arrièredes retards de photoionisation dans les molécules chirales photoionisées par des impulsions lumineuses chirales. / This thesis manuscript is articulated around the investigation of the interaction between ultrashort light pulses and gas-phase atoms, polyatomic and chiral molecules. Using the toolboxes developed in attosecond and strong-field physics as well as in femtochemistry, our general goal is to reach a better understanding of subtle effects underlying ultrafast light-induced dynamics in matter.To do so, we developed cutting-edge near-infrared and mid-infrared few-cycle light sources, which were used to build a water-window soft-X-ray source based on high order harmonic generation (HHG), as well as to study new HHG channels involving highly-excited (Rydberg) states. The latter study revealed a delayed HHG emission from the ionization of Rydberg states and radiative recombination onto the electronicground state, triggering our interest in the role of Rydberg states in strong-field physics. This led us to investigate the laser-induced XUV Free Induced Decay from electronic wave packets as a new background-free 2D spectroscopic technique.More over, we have found out that strong-field interaction with a well prepared coherent superposition of electronic states led to the generation of hyper-Ramanlines concomitant with standard high-order harmonics. These spectral features were predicted in the early-days theoretical calculations of HHG but had never been reported experimentally.After these experiments in rare gas atoms, we moved to molecular targets, in whichlight-induced electronic excitation can trigger nuclear dynamics. Using simple benchmark molecules, we have studied dynamics involving the participation of both nuclear and electronic degrees of freedom: first, we studied the ultrafast non adiabatic photoisomerization of the acetylene cation into vinylidene cation, andsecond, we investigated the coherent control of electron localization during molecular photodissociation of H2+. The simplicity of these molecular targets enabled the comparison of the experimental results with state-of-the-art theoretical calculations,revealing the importance of the coupling between nuclear and electronic degrees of freedom in photoinduced molecular dynamics.The other major pillar of this thesis is the study of ionization of chiral molecules usingchiral light pulses. It has been known since the 70s that the ionization from an ensemble of randomly oriented chiral molecules, using circularly polarized light pulse,leads to a strong forward-backward asymmetry in the number of emitted photoelectrons, along the light propagation axis (Photoelectron Circular Dichroism,PECD). Prior to this thesis, PECD was widely studied at synchrotron facilities (single photonionization) and had recently been demonstrated using table-top lasers in resonant-enhanced multiphoton ionization schemes. In this thesis, we have shownthat PECD is a universal effect, i.e. that it emerges in all ionization regimes, from single photon ionization, to few-photon ionization, to above-threshold ionization, up to the tunneling ionization regime. This bridges the gap between chiral photoionizationand strong-field physics. Next, we have shown how the combination of standard femtochemistry approaches and PECD can be used to follow the dynamics of photoexcited chiral molecules using time-resolved PECD. Using similar experimental approaches, but by using pulse sequences with counter-intuitive polarization states,we have demonstrated a novel electric dipolar chiroptical effect, called Photoexcitation Circular Dichroism (PXCD), which emerges as a directional and chirosensitive electron current when multiple excited bound states of chiral molecules are coherently populated with chiral light. Last, we introduced a time-domain perspective on chiral photoionization by measuring the forward-backward asymmetry of photoionization delays in chiral molecules photoionized by chiral light pulses. Our work thus carried chiral-sensitive studies down to the femtosecond and attosecond ranges.

Dans cette thèse, nous avons étudié par spectroscopie tunnel STM associée à des mesures de transport, les propriétés supraconductrices de films ultra-minces de nitrure de titane (TiN) et d'oxyde d'indium amorphe. Ces deux matériaux fortement désordonnés présentent, à température nulle, une transition de phase quantique entre un état supraconducteur et un état isolant lorsque l'épaisseur diminue ou lorsqu'un champ magnétique perpendiculaire au film est appliqué. Bien que le désordre de ces films soit considéré comme homogène, notre étude de spectroscopie tunnel effectuée à une température de 50 mK a révélé de fortes inhomogénéités du gap supraconducteur qui sont apparues d'autant plus fortes que le désordre est proche du désordre critique. Cette observation permet de décrire les films proches de la transition supraconducteur-isolant par un système d'îlots supraconducteurs percolant par couplage Josephson. L'application d'un champ magnétique dans un tel système détruit ces liens faibles et restaure l'état isolant sous-jacent sous forme d'une magnétorésistance géante. Nous avons aussi étudié le régime de fluctuations thermodynamiques du paramètre d'ordre supraconducteur au-dessus de la température critique Tc. Dans les films minces, ces fluctuations se traduisent par un élargissement de la transition et par la formation d'un pseudogap dans la densité d'états à un électron. Nous avons mesuré dans les films de TiN un fort pseudogap qui s'étend sur une grande gamme de température au-dessus de Tc. Ce pseudogap résulte de l'effet des fluctuations supraconductrices combinées à l'anomalie de Coulomb renforcée par le désordre.

OPERA (Gran-Sasso, Italie) est une expérience neutrino sur longue distance dédiée à la détection de neutrinos tau apparaissant dans un faisceau pur de neutrinos muon produit au CERN (730 km plus loin), ceci dans le but d'observer l'oscillation numu->nutau.<br />L'expérience exploite une technologie mixte de détecteurs électroniques et de blocs cibles composés en alternance, de plaques de plomb et d'émulsions nucléaires dans le but de signer efficacement la présence d'interaction du nutau. Les excellentes caractéristiques de résolutions angulaire et spatiale des émulsions sont des éléments fondamentaux pour l'expérience OPERA. Le travail de thèse a d'abord consisté à développer des outils d'analyse permettant la détermination d'impulsion des particules chargées par diffusion coulombienne multiple dans les cibles, ainsi qu'à mettre au point une méthode de reconstruction des vertex d'interaction pour les événements neutrino à vertex multiples. De cette manière il a été possible de <br />développer une analyse multivariable permettant de discriminer les événements charmés des événements tau dans le but d'exploiter le canal de désintégration du tau en trois hadrons chargés avec le détecteur OPERA. Ces outils ont été ensuite testés sur les événements d'interactions neutrinos observées tout d'abord avec un test en faisceau PEANUT, puis avec les premiers événements d'OPERA accumulés lors du fonctionnement du faisceau CNGS en 2007. La première analyse combinée de ces événements a montré une bonne compréhension des méthodes d'analyse et du fonctionnement du détecteur OPERA.

La forme du noyau est une caractéristique fondamentale de la matière nucléaire. Les isotopes légers pairs-pairs du krypton possèdent la surprenante propriété de présenter deux minimas pour leur énergie potentielle correspondants à deux déformations opposées. Alors que l'état fondamental 0+ peut avoir une déformation allongée ou aplatie, un second minimum aplati ou allongé respectivement, se dessine à une énergie inférieure à 1 MeV. Un tel phénomène est appelé coexistence de formes. Une première indication expérimentale est l'observation du second minimum correspondant à un état 0+ excité. Celui-ci a été observé tout au long de la chaîne du krypton. Un calcul de mélange des configurations allongée et aplatie met en évidence un changement de forme important de l'état fondamental en fonction du nombre de neutrons. Celui-ci serait de déformation allongée pour les 76,74Kr et deviendrait aplati pour le 72Kr. Une mesure directe de la déformation de ces noyaux est l'étape indispensable pour confirmer ces hypothèses. Une série d'expériences d'excitation Coulombienne auprès du dispositif SPIRAL associé au multi-détecteur EXOGAM au GANIL a été réalisée. Lors de ces expériences, la statistique était suffisante pour extraire les moments quadripolaires intrinsèques de ces noyaux grâce au code GOSIA. Ils établissent le caractère allongé de l'état fondamental et un état excité aplati conformément au scénario de coexistence de formes. Une mesure par « plunger » des temps de vie des états excités complète cette étude. Une expérience a été réalisée à haute énergie auprès du spectromètre LISE au GANIL permettant une première estimation de la collectivité du noyau de 68Se qui présenterait les mêmes propriétés. L'ensemble des résultats obtenus est comparé à des calculs théoriques de type HFB+Sly6+GCM.