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La température élevée et l’irradiation prolongée que subissent les aciers inoxydables austénitiques des internes de cuve des réacteurs à eau pressurisée entraînent potentiellement l’apparition de cavités au sein des grains de la structure polycristalline du matériau considéré. Ces cavités peuvent modifier les propriétés mécaniques du matériau. Tout d’abord, ce travail de recherche propose de modéliser le comportement viscoplastique de monocristaux poreux, principalement via trois approches. Premièrement, le monocristal poreux est idéalisé comme un assemblage d’une infinité de sphères homothétiques ; deuxièmement, le monocristal poreux est idéalisé comme un laminé de rang infini ; troisièmement, le monocristal poreux est idéalisé comme une microstructure périodique dont le comportement est évalué par des simulations à base de transformées de Fourier rapides. Ensuite, les estimations pour monocristaux poreux sont exploitées via une démarche de double changement d’échelles pour modéliser le comportement viscoplastique d’un polycristal poreux. En vue d’une application sur les aciers d’étude, les paramètres matériau du modèle polycristallin poreux sont identifiés à partir de simulations sur des microstructures périodiques où localement le comportement cristallin est décrit par une loi de comportement spécialement dédiée à cet acier inoxydable austénitique irradié prenant en compte l’évolution des défauts dus à l’irradiation. De manière générale, ce travail cherche à proposer des outils de modélisation innovants, performants, et applicable à une grande variété de configuration cristalline, mais aussi facilement applicables aux aciers inoxydables auténitiques irradiés. / Austenitic stainless steels employed as internals in pressurized water reactor vessels may nucleate intragranluar voids when exposed to prolonged irradiation and high temperature. The voids, almost spherical in shape, modify the mechanical behavior of the material. This work explores three different approaches in order to model viscoplasticity of voided single crystals. The first approach consists in idealizing the voided crystal as a hollow sphere assemblage made of crystalline material. The second approach consists in idealizing the voided crystal as a sequential laminate of infinite rank obeying an isotropic lamination sequence. The third approach consists in idealizing the voided crystal as a periodic medium with a complex unit cell, and computing the mechanical fields numerically via a Fast Fourier Transform algorithm. Then, the estimates for porous single crystals are used to model the viscoplasticity of voided polycrystals via a double up scaling process. Finally, in order to apply the present model to an irradiated austenitic stainless steel, the constitutive material parameters are identified with numerical simulations on periodic unit cells where locally the constitutive behavior is described by a phenomenological model especially devoted to this irradiated austenitic stainless steel, taking account of the evolution of irradiation defects. As a general rule, this work aims at delivering innovative, high-performance modeling tools, applicable to a wide variety of crystalline materials together with irradiated austenitic stainless steels.

D’après la relativité générale, l’espace-temps n’est pas l’arène absolue imaginée par Newton, dans laquelle les particules se meuvent, sont créées ou annihilées. Au contraire, il s’agit d’un objet dynamique, identifié au champ gravitationnel, qui possède ses propres degrés de liberté locaux et, en tant que tel, peut être sujet à des fluctuations thermiques. Une meilleure compréhension des propriétés statistiques de ces fluctuations locales est essentielle pour la cosmologie primordiale, la gravité quantique, ou encore l’étude des trous noirs. Malheureusement, l’application de la mécanique statistique à des systèmes relativistes fait face à une difficulté conceptuelle majeure : l’absence de variable temporelle privilégiée. Dans cette thèse, nous présentons trois approches vers une formulation covariante de la mécanique statistique. D'abord, l’hypothèse de temps thermique renverse la logique habituelle en proposant que l’existence d’un temps privilégié dérive de l’état dans lequel se trouve le système. Une autre voie consiste à étendre l’hypothèse ergodique de la mécanique statistique standard, afin d’inclure les moyennes temporelles définies au moyen d’horloges internes au système. Enfin, l’idée que la thermodynamique pourrait trouver son origine à l’échelle microscopique dans l’intrication des systèmes quantiques est étudiée, l’état statistique étant alors déterminé par la structure de l’espace de Hilbert. Dans tous les cas, la notion de sous-système apparaît comme étant l’élément essentiel pour parvenir à une formulation covariante de la mécanique statistique. / According to general relativity, spacetime is not the absolute arena that Newton had imagined, where particles move, are created or annihilated. Instead, it is a dynamical object identified with the gravitational field, that possesses its own local degrees of freedom and, as such, can be subject to thermal fluctuations. A better understanding of the statistical properties of these local fluctuations would be highly relevant for early cosmology, quantum gravity, or the study of black holes. Unfortunately, the application of statistical mechanics ideas to relativistic systems faces a major conceptual difficulty: the absence of a preferred time. In this thesis, we present three approaches to covariant statistical mechanics. First, the thermal time hypothesis reverses the common logic and proposes the existence of a preferred time to be subsequent to the actual state of the system. An alternative path consists in extending the ergodic hypothesis of standard statistical mechanics to include time averages performed using internal clocks. Lastly, the idea that thermodynamics could find its origin at the microscopic scale in the entanglement of quantum systems is studied, the statistical state being then determined by the structure of the Hilbert space. In all cases, the notion of subsystem appears as the essential element to achieve a covariant formulation of statistical mechanics.

Dans une jonction Josephson entre deux supraconducteurs séparés par deux points quantiques (dots), les paires de Cooper, qui sont les entités élémentaires du courant Josephson DC, peuvent être éventuellement scindées (processus CAR). Lorsqu'un champ magnétique est appliqué entre ces deux dots, la dépendance du courant critique renseigne sur ce processus de transport non local par une mesure à l'équilibre. Une efficacité de séparation des paires de Cooper a été définie et permet d'indiquer quels jeux de paramètres pourraient permettre à l'expérimentateur d'optimiser cette délocalisation spatiale d'électrons. Dans une jonction Josephson entre deux supraconducteurs polarisée, un courant alternatif apparaît avec une fréquence Josephson proportionnelle à la tension appliquée. Dans une jonction entre trois supraconducteurs, plusieurs fréquences Josephson cohabitent. Néanmoins, lorque la borne centrale est mise à la terre et les deux bornes latérales sont polarisées avec des tensions commensurables, un courant Josephson DC apparaît traduisant le transport effectif de paires de Cooper. Des résultats numériques pour la résonance quartet (intrication de deux paires de Cooper scindées par double CAR) sont présentés. Un calcul unifié basé sur les fonctions d'onde solutions de l'équation de Bogoliubov - de Gennes a permis de calculer courant et bruit dans une jonction entre deux supraconducteurs qu'ils soient conventionnels ou topologiques. Dans une jonction entre deux supraconducteurs topologiques, des quasiparticules d'énergie nulle aux propriétés de Majorana peuvent exister et le calcul entrepris permet de dégager de nouvelles signatures pour la présence de ces excitations. / In a Josephson junction between two superconductors with two quantum dots in between, Cooper pairs which are the elementary charge carriers of the Josephson DC current can eventually be split (CAR process). If a magnetic flux threads the area enclosed by dots and superconductors, the critical current as a function of the Aharonov-Bohm phase can give information about this nonlocal process through an equilibrium measurement. A splitting efficiency has been defined so that experimental parameters optimizing Cooper pair splitting can be indicated to the experimentalist. In a Josephson junction between two superconductors, if a voltage is applied, an alternative current occurs with a Josephson frequency proportional to the voltage drop. In an all-superconducting three-terminal junction, several voltage drops and consequently different Josephson frequencies coexist. However, if the central electrode is grounded while the lateral gates are biased with commensurate voltages, then a DC Josephson current is recovered which translates the effective transport of Cooper pairs. Numerical results for the quartet resonance (production of two entangled Cooper pairs split by double CAR) are provided. Josephson current and thermal noise have been computed for a junction between conventional superconductors and a junction between topological superconductors (hosting zero-energy quasiparticules with Majorana properties) within a unified framework based on the Bogoliubov - de Gennes scattering approach. Such a calculation participates in the recent search of convincing signatures for the presence of Majorana modes.

ORCA (Recherche d'Oscillations avec les Rayons Cosmiques dans l'Abysse) est un détecteur TCherenkov de neutrinos à l'échelle des mégatonnes, actuellement en construction par la collaboration KM3NeT, à 2450m de profondeur dans la mer Méditerranée.Les neutrinos atmosphériques traversent la Terre le long d'un large éventail de lignes des bases, en subissant des effets de matière qui augmentent les oscillations des neutrinos avec énergies de l'ordre de peu GeV, qui dépendent de l'hiérarchie de masse des neutrinos (NMH).La conception d' ORCA comprise une dense configuration de modules optiques, qui contiennent 31 photomultiplicateurs (PMTs) de 72 mm, qui exploitent les excellentes propriétés de l'eau de la mer pour reconstruire à la fois les cascades (principalement $\nu_e$) et les traces (principalement $\nu_\mu$) jusqu'à quelques GeV.Il est prévu que ORCA mesurera la NMH avec une signification statistique plus grand que $3\sigma$ après avoir pris des données pour quelques années.Ce travail s'axe sur la reconstruction d' événements ainsi que les méthodes et résultats des études de sensibilité à l'hiérarchie de masse et aux paramètres d'oscillation $\theta_{23}$ et $\Delta m_{32}^2$. / ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss) is a megaton-scale Cherenkov neutrino detector currently under construction by the KM3NeT collaboration, at a depth of 2450m in the Mediterranean Sea.Atmospheric neutrinos cross the Earth along a wide range of baselines, undergoing matter effects which enhance neutrino oscillations in the few GeV energy range with a dependence on the neutrino mass hierarchy (NMH).The ORCA design consists of a dense configuration of optical modules, containing 31 3'' photomultiplier tubes (PMTs), exploiting the excellent optical properties of deep seawater to reconstruct both cascade events (mostly $\nu_e$) and track events (mostly $\nu_\mu$) down to a few GeV.ORCA is expected to measure the NMH with a median significance greater than $3\sigma$ after a few years of operation.This work focuses on event reconstruction, as well as the methods and results of the sensitivity studies for the measurement of the mass hierarchy and the oscillation parameters $\theta_{23}$ and $\Delta m_{32}^2$.