Les prédictions théoriques d'un nouvel état de la matière, le plasma de quarks et de gluons, ont conduit le CERN à mener une vaste campagne de recherche expérimentale pour sa mise en évidence. Des collisions d'ions lourds peuvent conduire à cette transition de phase. Parmi les signatures proposées, l'expérience NA50 étudie la production du J/psi relativement au DRELL-YAN. Le J/psi est une résonance ccbar qui subit l'interaction forte et les modifications des propriétés du milieu nucléaire. Le DRELL-YAN, processus purement électromagnétique, joue le rôle de référence. L'expérience NA38 a mesurée en évidence une suppression normale de la production du J/psi en fonction de la longueur moyenne de matière traversée. Dans son prolongement, l'expérience NA50 a mis en évidence en 1995, 1996 et 1998 une suppression "anormale" du J/psi dans les collisions Pb-Pb à 158 GeV/nucléon. Cette analyse est effectuée en fonction de la centralité de la collision mesurée par le calorimètre électromagnétique. Les informations de ce détecteur permettent de calculer l'énergie transverse neutre reliée à la longueur moyenne de matière traversée.<br> En 2000, des conditions de prises de données optimales en collisions Pb-Pb ont permis d'analyser les données pour des collisions très périphériques. Les sources d'erreurs systématiques ont été étudiées, ce qui a permis d'obtenir une bonne cohérence entre les différentes analyses du système Pb-Pb. Les collisions périphériques sont compatibles avec la loi d'absorption normale.<br> En conclusion, nous avons mis en évidence une suppression de ~31% dans la production de J/psi relativement à l'absorption normale. Ce changement de régime a lieu à ~30 GeV en énergie transverse (E_T) et est dû à une modification des propriétés nucléaires du milieu réactionnel. Plusieurs scénarios possibles sont envisagés pour expliquer ce phénomène.

ATLAS est l'une des quatre expériences qui fonctionneront auprès du LHC, le futur collisionneur à protons du CERN. Cet accélérateur, dont le démarrage est prévu en 2007, permettra de prolonger les études menées auprès de ses prédécesseurs, telles que les recherches du boson de Higgs du modèle standard ou de signatures d'une nouvelle physique. Ces études seront facilitées par la puissance du LHC : énergie de 14 TeV dans le centre de masse et luminosité intégrée annuelle de 10 fb-1 durant les trois premières années, puis de 100 fb-1.<br> Dans le cadre de la collaboration ATLAS, le Centre de Physique des Particules de Marseille a en charge, entre autre, la construction de la moitié des modules qui composent le bouchon du calorimètre électromagnétique. La description de ce sous-détecteur et les étapes de sa construction, en particulier les tests électriques qui permettent la validation du montage de chaque module, sont présentées dans ce document. Les résultats de ces tests, obtenus pour les cinq premiers modules de série, sont analysés.<br> Les performances d'un module de pré-série (module 0), testé sous faisceau au CERN en 1999, sont également exposées. Les études menées sur l'uniformité de la réponse du détecteur ont permis d'effectuer des améliorations importantes sur les constituants du calorimètre. Un terme constant global de 0.6% a été déterminé dans la partie (roue) interne du bouchon.

Les modes de désintégrations leptoniques et photoniques représentent les canaux les plus prometteurs pour la recherche d'un boson de Hoggs de masse intermédiaire au LHC. Une bonne uniformité de la réponse du calorimètre électromagnétique d'ATLAS est nécessaire pour atteindre le terme constant sur la résolution en énergie de 0.7% requis pour une telle étude. <br> La première partie de cette thèse porte sur l'étalonnage électronique absolu du calorimètre électromagnétique d'ATLAS. Une étude détaillée du système d'étalonnage, du détecteur et de la chaîne de lecture a été réalisée pour améliorer la compréhension de la réponse du détecteur. Une méthode originale de pédiction de la réponse à un signal d'ionisation, basée sur une convolution du signal d'étalonnage a été développée permettant d'ateindre la précision requise sur la description du signal pour la contribution au terme constant (0.3%). L'analyse des tests en faisceau du module prototype a montré que le calorimètre atteint les performances requises en termes de résolution locale et de linéarité. Une étude sur l'uniformité de la réponses a montrée une dispersion inférieure à 0.8% sur une zone Delta nu * Delta phi = 1.2*0.75. <br> Dans une seconde parie, le potentiel du dértecteur ATLAS pour la découverte d'un Higgs produit par fusion de bosons vecteurs se désintégrant en modes invisibles a été évalué. Une méthode de mesure des bruits de fond à partir d'événements de physique a été développée. De plus, la possibilité de déclencher sur de tels événements est discutée, montrant la faisabilité d'une telle étude. Une limite inférieure sur le rapport de branchement du Higgs en invisible de 25% à 95% de niveau de confiance, pour 30 fb-1 de données et une masse m_H = 120 GeV/c2 pourrait être atteinte.

Dans cette thèse sont présentés les résultats de l'expérience E99-007, qui a mesuré le rapport des facteurs de forme électrique et magnétique du proton, jusqu'au quadri-moment de transfert Q2 = 5.6 GeV2, par polarisation de recul. Les données ont été prises en 2000 au Thomas Jefferson National Accelerator Facility en Virginie, Etats-Unis. Un faisceau d'électrons polarisés de 4.6 GeV a été diffusé sur une cible d'hydrogène liquide. La polarisation du proton de recul était mesurée dans le Polarimètre du Plan Focal, situé à l'extrémité de l'un des deux Spectromètres à Haute Résolution du Hall A. Le rapport des composantes transverse et longitudinale de la polarisation du proton de recul est proportionnel au rapport des facteurs de forme. Les événements élastiques étaient identifiés en détectant l'électron diffusé dans un calorimètre en verre au plomb de grande acceptance. Le résultat principal de cette expérience est la décroissance linéaire du rapport des facteurs de forme quand Q2 augmente, correspondant à des distributions spatiales différentes de la charge électrique et de la magnétisation. De nombreux calculs théoriques montrent que des effets relativistes, comme le mélange des états de spin dûs à des transformations de Lorentz, doivent être pris en compte pour expliquer les résultats observés dans cette région cinématique critique.

Nous avons imaginé et conçu un nouveau dispositif calorimétrique, destiné à caractériser les pertes de puissance dans les composants électriques. Dans ce nouveau calorimètre, l'échange de chaleur entre le composant et la cellule de mesure s'effectue par rayonnement thermique. Ce dispositif permet de s'affranchir de la forme géométrique du composant. Le calorimètre fonctionne dans une gamme de température allant de 200 à 400K. Il permet ainsi de remonter aux pertes en fonction d'un environnement isotherme contrôlé. Le composant électrique peut être alimenté par une tension arbitraire inférieure à 3kV. Ce mémoire contient une description technique du dispositif. On y développe un modèle analytique représentatif des échanges de chaleur dans le calorimètre. L'analyse des résultats obtenus sur des composants dont les pertes sont connues y est enfin donnée. Celle-ci a montré que la précision de mesure était inférieure à 5% pour une gamme de puissance dissipée allant du mW au Watt.

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En 2007 aura lieu au CERN le démarrage du collisionneur LHC qui étudiera l'origine de la masse et cherchera les signes d'une nouvelle physique. L'expérience ATLAS en exploitera les potentialités avec un détecteur généraliste multicouches.<br />L'étude du quark top sera une étape importante : ses propriétés peuvent révéler une éventuelle nouvelle physique. Dans ce but, la polarisation du quark top et du boson W ont été étudiées avec une simulation détaillée du détecteur, dont les résultats confirment la simulation simplifiée. Ils indiquent une précision de 1 à 7 % avec 10 fb-1 de données, adéquate pour écarter ou retenir divers modèles de nouvelle physique.<br />Le calorimètre électromagnétique d'ATLAS est crucial pour l'observation des électrons et photons, et donc pour la recherche du boson de Higgs. Sa mise en route est illustrée ici par l'analyse des rampes reliant le calibrage au signal mesuré, ainsi qu'une analyse des muons cosmiques, premier test de la chaîne de lecture dans de vraies conditions de fonctionnement.

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.

La théorie de l'interaction forte, ou Chromodynamique Quantique (QCD), prédit l'existence d'une nouvelle phase de la matière nucléaire à très haute température et/ou très haute densité. Cet état est composé de quarks et de gluons déconfinés connu sous le nom de plasma de quarks-gluons (PQG).La mesure de sa composition et de ses propriétés est un enjeu important pour la physique nucléaire du XXIème siècle afin de parvenir à une meilleure compréhension des symétries et des mécanismes fondamentaux à l'origine du confinement des quarks au sein des hadrons et de l'interaction forte dans son ensemble.L'accélérateur LHC (Large Hadron Collider) au CERN (Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire) permet d'atteindre les conditions thermodynamiques nécessaires à la formationdu plasma de quarks-gluons à l'aide de collisions d'ions lourds (Pb) ultra relativistes. L'expérience ALICE (A Large Ion Collider Experiment) permet d'accéder à un grand nombre d'observables pour caractériser le PQG à partir de la reconstruction et de l'identification des particules produites lors descollisions. Parmi ces observables, la perte d'énergie des partons (quarks, gluons) de haute impulsiontransverse permet une étude des caractéristiques du milieu telle que sa densité et sa température.La perte d'énergie des partons est mise en évidence par la modification de la distribution en énergiedes hadrons produits par fragmentation.Cette thèse s'articule autour de l'analyse des corrélations photon-hadron dans le but d'étudierla modification de la fragmentation partonique par le plasma de quarks-gluons. La première partiede cette thèse est consacrée à la caractérisation du calorimètre électromagnétique EMCal, détecteur central pour la mesure en énergie et l'identification des photons. La seconde partie est dédiéeà la mesure des corrélations photon-hadron, dont l'analyse a portée sur les collisions proton-protond'énergie ps = 7 TeV, avant d'être appliquée aux collisions Plomb-Plomb d'énergie psNN = 2.76TeV. Un effort particulier a été fourni pour optimiser l'identification des photons prompts, un des points clés de cette analyse.