Ce travail est composé de deux parties.<br /><br />La première partie concerne l' étude de l'amas de galaxies Abell 85 en utilisant les données en rayons X du satellite ROSAT ainsi que des données optiques et radio. Plusieurs méthodes d'analyse ont été appliquées aux données. Nous avons ainsi pu étudier des régions particulières de l'amas comme la partie centrale, siège des courants de refroidissement ou la région de la radiosource 0038-096 où la mesure des flux X et radio a permis d'obtenir la valeur du champ magnétique.<br /><br />Une seconde partie du travail a consisté à étudier les <br />caractéristiques des courants de refroidissement ainsi que la masse de gaz et de matière noire dans 11 amas de galaxies, grâce à un programme conçu pour ajuster les données de ROSAT. Nous avons également obtenu la fraction de baryons de ces amas et discuté les conséquences cosmologiques des valeurs obtenues.

L'expérience Graal est consacrée à la spectroscopie nucléonique via la photo-production des mésons et en particulier à la mesure des observables de polarisation, qui donne des informations plus claires sur les contributions résonnantes aux états excités du nucléon. L'ensemble expérimentale est composé d'un faisceau Compton d'énergie entre 0.5 et 1.5 GeV, produit par rétro-diffusion d'un faisceau laser d'Argon sur les électrons de 6 GeV de l'anneau de stockage de l'ESRF, situé à Grenoble (France). Le programme de reconstruction des traces d'un détecteur composé de deux chambres cylindriques à multifils a été optimisé pour la mesure des canaux de réaction avec trois particules chargées dans l'état final. La résolution spatiale et l'efficacité de ce détecteur ont été estimées et testées avec la photo-production de eta et omega sur le proton et avec la décroissance chargée du méson en trois pions. L'asymétrie faisceau Sigma, obtenue avec une polarisation linéaire des photons, a été mesurée pour la première fois dans la réaction gamma+p -> K+Lambda du seuil jusqu'à 1.5 GeV pour l'énergie du photon dans le repère du laboratoire. Cette observable peut en effet être plus sensible, par rapport à la section efficace, à certaines contributions résonnantes. La comparaison de l'asymétrie faisceau avec un nouveau modèle isobarique, qui a été étendu jusqu'aux énergies de 2.5 GeV dans le système du centre de masse, a montré que cette observable est plus sensible aux résonances nucléoniques qu'à celles hypéroniques.

The universe is filled with a thermal glow called the cosmic microwave background that comes from the hot plasma which filled it early on. Measurements of this background made by the NASA satellite WMAP have determined the age, geometry and composition of the universe with new precision, determining that the universe today is dominated by a dark energy that is causing it to expand ever more rapidly. The mission has also determined that baryonic matter--the atoms and molecules we see around us--only form a few percent of the total energy density of the universe today, and has determined the epoch at which the first stars formed. Recent results give a tantalizing picture of the first very small fraction of a second in the "big bang". Six years after its launch WMAP remains healthy and the data continue to pour in. This talk will explain to a general audience what this experiment tells us about how the universe began and what it is made out of.

Il y a presque dix ans que l'accélération de l'expansion de l'Univers a été mise en évidence grâce aux observations des supernovae de type Ia et du fonds diffus cosmologique. Cette découverte a changé notre compréhension du contenu énergétique de l'Univers puisque pour expliquer une telle accélération, une composante supplémentaire de matière (effective ou non) est nécessaire et contribue à hauteur de 70%. Cette dernière est appelé "énergie noire". Elle affecte aussi bien les mesures de distance, que la croissance des sur-densités de matières primordiales qui donnent naissance aux structures. Les principales sondes sensibles à ces deux dernières quantités sont les supernovae de type Ia, les amas de galaxies, les lentilles gravitationnelles, et les oscillations acoustiques des baryons (BAO). Afin de contraindre précisément les modèles théoriques (Constante Cosmologique, modification de la théorie de la relativité générale par exemple) qui tentent de déterminer la nature de l'énergie noire, l'observation de chacune de ces quatre sondes est indispensable. Le niveau de précision sur la mesure des paramètres des modèles d'énergie noire requis est tel qu'une nouvelle génération d'instruments va voir le jour dans les années à venir avec notamment le télescope LSST (Large Synoptic Survey Telescope). Le télescope LSST dont le miroir primaire fait 8.4 mètres de diamètre, produira un sondage couvrant la moitié du ciel observable dans 6 bandes photométriques pendant 10 ans. Sa caméra sera la plus grosse caméra jamais construite dans le monde avec un plan focal de 3.2 milliards de pixels. Cette thèse présente à la fois un aspect expérimental et phénoménologique. Le travail présenté porte tout d'abord sur l'élaboration du banc d'étalonnage de la caméra de LSST, et des premières mesures optiques validant le schéma de principe du banc. Nous présenterons ensuite la simulation des BAO dédiée à LSST tentant de prédire à quelle précision les paramètres d'énergie noire pourront être contraint. L'accent est mis sur la production d'un catalogue photométrique de galaxies simulé ainsi que sur une méthode de calcul des redshifts photométriques. La validation de la méthode grâce à des données spectro-photométriques du CFHTLS est également présentée.

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.

>Magister Scientiae - MSc / The growth of structure in the Universe proceeds via the collapse of dark matter and baryons. This process is retarded by dark energy which drives an accelerated expansion of the late Universe. In this thesis we use cosmological perturbation theory to investigate structure formation for a particular class of dark energy models, i.e. interacting dark energy models. In these models there is a non-gravitational interaction between dark energy and dark matter, which alters the standard evolution (with non-interacting dark energy) of the Universe. We consider a simple form of the interaction where the energy exchange in the background is proportional to the dark energy density. We analyse the background dynamics to uncover the e ect of the interaction. Then we develop the perturbation equations that govern the evolution of density perturbations, peculiar velocities and the gravitational potential. We carefully account for the complex nature of the perturbed interaction, in particular for the momentum transfer in the dark sector. This leads to two di erent types of model, where the momentum exchange vanishes either in the dark matter rest-frame or the dark energy rest-frame. The evolution equations for the perturbations are solved numerically, to show how structure formation is altered by the interaction.

The Cosmic Microwave Background (CMB) serves as a powerful backlight, illuminating thestructures throughout the universe. As the CMB photons travel to our telescopes from the surface of last scattering, their interactions with matter imprint detectable signatures in the CMB spectrum, known as the CMB secondary anisotropies. Among these late-time phenomena, the Sunyaev–Zel’dovich (SZ) effect—caused by scattering of the CMB photons off free electrons—is one of the most powerful, providing a unique window into the pressure and density of the electron gas. As the ionized gas and its feedback on the underlying dark matter distribution via high-energy processes present a significant obstacle to obtain precise cosmological constraints from the matter power spectrum, the SZ effect serves as an invaluable tool to address these challenges. This thesis uses the measurements of the CMB secondary anisotropies, particularly the SZ effect, from the state-of-the-art experiments, the Planck satellite and the ground-based Atacama Cosmology Telescope (ACT), in combination with Large-Scale Structure data to probe the ionized gas in distant galaxies. Chapter 2 presents the second measurement of the kinetic SZ effect in the unWISE galaxies with Planck using the projected-fields estimator. This work concludes that the ionized gas abundance in these galaxies matches the primordial-CMB predictions. Chapter 3 describes the work done to model the galaxy-halo connection of the unWISE catalog with Planck CMB lensing data using the halo model framework. It constrained the halo masses of these samples to ≈ 2 ×10¹³ _⊙/ℎ, and found that they are dominated by central galaxies, rather than satellites. These constraints can be directly used in other cross-correlations of unWISE with, e.g., the tSZ or the kSZ effect in the halo model with the upcoming CMB experiments. Chapter 5 discusses the ongoing work of cross-correlating the Dark Energy Survey Maglim galaxies with the thermal SZ maps from ACT. It measures very extended pressure profiles around Maglim, which suggest strong feedback activity in low mass objects, pushing the ionized gas far outside of the halo. This thesis also presents novel techniques to tackle the key systematics in cosmological cross-correlations. The analysis of Maglim galaxies employs the new Cosmic Infrared Background (CIB) cleaning technique, the moment-deprojection method, which ensures that the measurement is robust to this foreground. Chapter 4 discusses three new methods to remove the CIB and tSZ contamination, using the external Large-Scale Structure data which show a large correlation with both fields (e.g., the unWISE catalog). With the new methods presented, it is possible to remove those contaminants to enhance the measurements of the blackbody component of a CMB map. The results presented in this thesis offer a unique window into the baryons residing in distant galaxies through the SZ effect, confirming there is no missing baryons, and indicating that the feedback is stronger than predicted in simulations. These analyses lay the groundwork for cross-correlations of the upcoming high-resolution, low-noise CMB experiments such as the Simons Observatory, and high density galaxy surveys, including DESI, Euclid, or LSST. The upcoming measurements will yield precise constraints on gas physics, transforming our understanding of galaxy formation, and enabling cosmological constraints from the matter power spectrum, where baryons currently represent the primary uncertainty.

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L'étude de la production d'étrangeté est essentielle pour la compréhension du scénario des collisions d'ions lourds ultra-relativistes. Elle est donc directement nécessaire à l'étude de la phase de partons déconfinés qui résulterait de ces collisions : le plasma de quarks et de gluons. STAR, l'une des quatre expériences du collisionneur RHIC, constitue un outil idéal pour l'observation des particules multi-étranges Xi et Oméga. Nous avons créé un code de reconstruction des Xi et Oméga utilisant les traces de la chambre à projection temporelle de STAR. Nous avons ensuite mis au point une méthode multivariables de sélection du signal par rapport au fond combinatoire, l'analyse discriminante linéaire, permettant d'optimiser l'efficacité de la sélection et le rapport signal sur bruit en prenant en compte les corrélations entre variables. Nous l'avons appliquée aux données Au-Au prises à 200 GeV dans le centre de masse afin d'améliorer la précision des résultats précédents. Le taux de production de Oméga et anti-Oméga a été obtenu pour trois classes de centralité, ainsi que leur flot radial et leur température de découplage cinétique. Le gain sur l'incertitude relative est de 15 à 30 % selon les observables. Notre analyse permet en outre de distinguer la fonction modélisant le mieux le spectre en masse transverse des Oméga. La vitesse moyenne du flot radial 0,50 ± 0,02 c et la température de découplage cinétique 132 ± 20 MeV ainsi mesurées semblent notamment indiquer que les baryons multi-étranges se découplent plus tôt du milieu hadronique que les particules plus légères que sont le pion, le kaon et le proton. Les barres d'erreur restent cependant trop grandes pour tirer des conclusions fortes.

We have released maps and data for five years of observation of the cosmic microwave background with the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) and I will review the main results in this talk. A simple 6 parameter cosmological model continues to be an excellent fit to the CMB data and to our data in conjunction with other astrophysical measurements. In particular a running spectral index is not supported by the data, and constraints that the Universe is spatially flat have increased in precision. Increased sensitivity and improvements in our understanding of the instrumental beam shape have allowed us to measure for the first time a cosmic neutrino background. Neutrinos de-coupled from other matter earlier than photons did. While they are expected to have a 2 Kelvin thermal distribution today, they comprised 10% of the energy density of the Universe at the epoch of photon de-coupling. The data also allow tighter constraints on the shape of the inflationary potential via the amplitude of a gravitational wave background new constraints on features of cosmic axions. Recorded at TRIUMF on Thursday April 17, 2008.