L’expérience ALICE au CERN examine l’état de la matière QCD chaude et dense créée lors de collisions d’ions lourds ultra-relativistes - le plasma de Quark Gluon (QGP). En raison de sa courte durée de vie, le QGP ne peut être étudié que via ses signatures.La suppression de J/ψ a été proposée comme preuve de la formation du milieu déconfiné.Néanmoins, il est devenu évident que la réalité est bien plus complexe, car il existe d’autres mécanismes concurrents qui affectent la production de J/ψ . Pour comprendre quels effets agissant sur la production de J/ψ dans les collisions noyau-noyau résultent véritablement de la présence du QGP, ALICE étudie également la production de J/ψ en collisions pp et p–Pb. Le QGP ne devrait pas se former dans ces systèmes. De plus, les mesures de la production de J/ψ dans les collisions p–Pb peuvent révéler des informations sur les effets provenant de la liaison des nucléons dans le noyau, appelés effets de la matière nucléaire froide (CNM). L’objectif de cette thèse est d’étudier la production de J/ψ à rapidité vers l’avant avec le spectromètre à muons ALICE. La section efficace de production J/ψ inclusive dans les collisions pp à √s = 5.02 TeV,et sa dépendance en pT et en rapidité, ont été examinées et comparées à des calculs théoriques ainsi qu’ à des mesures à d’autres énergies du LHC. Les données sont bien décrites par la somme des calculs de pQCD pour les J/ψ prompts et de FONLL pour les J/ψ non-prompts. La production différentielle en multiplicité des J/ψ a été étudiée dans les collisions p–Pb et Pb–p à √sNN = 8,16 TeV, ainsi que le moment transvers moyen. La mesure montre un comportement dépendant de la rapidité pour les taux de production relatifs des J/ψ . Le moment transvers moyen des J/ψ est par contre identique dans les deux intervalles de rapidité mesurés. La nouvelle analyse a augmenté la précision et étendu la mesure à des multiplicités plus élevées par rapport à la mesure précédente à √sNN = 5,02 TeV. Nous constatons que les taux de production relatifs et le <pti> relatif sont indépendants de l’énergie du centre de masse. / The ALICE experiment at CERN probesthe state of hot and dense QCD matter created in ultrarelativisticheavy ion collisions - the Quark GluonPlasma (QGP). Due to its short lifetime, the QGP canbe studied only via its signatures. The suppression ofJ/ ψ was proposed as a proof of formation of the deconfinedmedium. Nevertheless, it became clear thatthe real picture is far more complex as there are othercompeting mechanisms affecting the J/ ψ production.To understand which effects acting on the J/ productionin nucleus-nucleus collisions truly stem fromthe presence of the QGP, ALICE also studies the productionof J/ψ in pp and p–Pb collisions. The QGP isexpected not to form in these systems. Furthermore,measurements of the J/ ψ production in p–Pb collisionscan unveil information on the effects originatingfrom the binding of the nucleons in the nucleus, referredto as the cold nuclear matter effects (CNM).The objective of this thesis is to study the productionof J/ ψ at forward rapidity with the ALICE Muon Spectrometer.The inclusive J/ ψ production cross sectionin pp collisions at √s = 5.02 TeV, and its dependenceon pT and rapidity, were examined and compared withtheoretical calculations as well as measurement atother LHC energies. The data are well described bya sum of pQCD calculations for prompt and FONLLcalculations for non-prompt contribution. The multiplicitydifferential J/ ψ production was studied in p–Pband Pb–p collisions at √sNN = 8.16 TeV, as well asits mean transverse momentum. The measurementshows a rapidity dependent behaviour of relative J/ ψ yields. The J/ ψ mean transverse momentum on theother hand is identical in the two measured rapidityintervals. The new analysis increased the precisionand extended the measurement to higher multiplicitiescompared to previous measurement at √sNN =5.02 TeV. We find that both relative yields and relative<pti> are independent of centre-of-mass energy.

Dans cette thèse nous avons étudié des collisions entre des projectiles CnN⁺ (n=0,1,2,3) et des atomes d’Hélium à vitesse intermédiaire (2.25 u.a). A cette vitesse, proche de la vitesse des électrons sur les couches de valence externe des atomes et molécules, de nombreux processus électroniques prennent place avec une forte probabilité : ionisation (simple et multiple), excitation électronique, capture d’électron (simple et double). Nous avons mesuré les sections efficaces absolues de tous ces processus. Un autre aspect intéressant de la collision concerne la fragmentation des molécules excitées, que nous avons également mesurée précisément grâce à un dispositif dédié. Les expériences ont été effectuées auprès de l’accélérateur Tandem d’Orsay avec des faisceaux de quelques MeV d’énergie cinétique. Le dispositif AGAT a permis de réaliser les collisions (en condition de collision unique) et de mesurer tout à la fois les sections efficaces des processus et la fragmentation associée. Parallèlement nous avons simulé ces collisions d’un point de vue théorique en utilisant le modèle à Atomes et Electrons Indépendants (IAE) couplé à des calculs CTMC (Classical trajectory Monte Carlo). Sur cette base, nous avons prédit les sections efficaces qui se sont trouvées être en bon accord avec les mesures, à l’exception de la double capture d’électrons. Par ailleurs les rapports de branchement de dissociation des CnN⁺ après excitation électronique sont bien reproduits en utilisant la distribution d’énergie interne des espèces calculées avec le même modèle IAE/CTMC. Ces expériences nous ont permis de construire des « Breakdown Curves » (BDC), véritables cartes d’identité des molécules qui permettent de prévoir, dans le cadre d’une fragmentation statistique comment va fragmenter un système dont on connait l’énergie interne. Avec ces BDC nous avons pu prédire et recommander des rapports de branchement pour des voies de sortie de processus physiques et chimiques d’intérêt astrochimique. Ces données seront insérées dans la base internationale d'astrochimie the Kinetic Data Base for Astrochemistry KIDA. Cette thèse a été réalisée dans le cadre de l’Ecole Doctorale Ondes et Matière (EDOM) à l’Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay (ISMO), à l’Université Paris-Sud Paris Saclay. / This thesis studies the aftermath of collision between singly positively charged Nitrogenated carbon species CnN⁺ (n=0,1,2,3) and neutral Helium atom at a velocity of 2.25 au. At this velocity, close to the velocity of outer electrons in atoms and molecules, several electronic processes take place and are near their maximum of probability such as ionisation (single, double, triple …), electronic excitation and electron capture (single and double). We looked at their cross sections and how their evolution with the molecule size. Following the collision the molecule can fragment, which leads to another interesting aspect, the fragmentation branching ratios. Collision experiments were done using a Tandem accelerator at Orsay that produced the CnN⁺ projectiles and a dedicated set-up, AGAT, to capture the flying fragments/intact molecule after collision according to their charge to mass ratio. Knowing the number of particles that are shot and the fact that our set-up allows no loss of fragments/intact molecule, we could get the probabilities of various fragments formed. Using these probabilities and a knowledge of the Helium jet profile used, we could measure their cross sections. The probabilities alone are sufficient to obtain the fragmentation branching ratios.The next step was to use a theoretical model to simulate the collision. We used Independent Atom and Electron (IAE) model coupled with Classical Trajectory Monte Carlo (CTMC) method to calculate the desired cross sections. A general good agreement was obtained, with the exception of double electron capture. The model could also predict, through the calculation of the species internal energy, the fragmentation branching ratios of cations CnN⁺ after electronic excitation. Also, the branching ratios were used to construct semi-empirical Breakdown Curves (BDCs), which are internal energy dependent dissociation branching ratios specific to each molecule, type, size and charge. With those, we could recommend products branching ratios to be used for various processes of astrochemical interest. The products branching ratios will be made available for a wider network of researchers under the international Kinetic Database for Astrochemistry (KIDA).This thesis was realized under the doctoral programme of Ecole Doctorale Ondes et Matiere (EDOM) with Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay (ISMO) where the author was given an office and Université Paris-Sud where the author is formally enrolled.

Thesis: Ph. D., Massachusetts Institute of Technology, Department of Physics, 1975 / Vita. / Includes bibliographical references. / Ph. D. / Ph. D. Massachusetts Institute of Technology, Department of Physics

La recherche théorique en physique des ions lourds se fait essentiellement avec des simulations numériques de leurs collisions. Cependant, pour que la description soit fondamentale, les calculs doivent se dérouler sur les constituants élémentaires des noyaux: les nucléons. Ces réactions produisent des sources excitées qui ne sont que des nuages de nucléons à la sortie de la simulation dynamique. Pour pouvoir procéder à la désexcitation de ces sources et ensuite à la comparaison expérimentale, une importante étape doit être franchie en construisant des fragments depuis la distribution des nucléons dans l'espace des phases. Appelée "clusterisation", cette reconnaissance peut être faite selon diverses approches, toutes devant produire un portrait statique très similaire sur une distribution de nucléons en fin de réaction dite de "freeze-out". Aussi, il est aussi très intéressant d'étudier la formation de ces fragments avant le freeze-out, i.e. dans la phase d'expansion. Des modèles existent déjà, utilisant un critère énergétique en recherchant la partition la plus liée (minimisation de l'énergie totale). Ce projet propose un critère entropique, soit la maximisation de l'entropie sous contraintes. Parmi les contraintes envisagées, l'énergie des partitions sera retenue en première approximation. Dans ce contexte, la clusterisation se fera donc par minimisation de l'énergie libre d'Helmoltz. L'étude des différentes façons de regrouper les nucléons en fragments et ainsi former des configurations pose un important problème de combinatoire. L'exploration de ces partitions sera faite à l'aide d'un calcul Monte Carlo (algorithme de Metropolis). Etant donné la contrainte utilisée dans la maximisation de l'entropie, le seul paramètre intensif associé devant être déterminé dans le calcul Monte Carlo est la température. Cette dernière sera extraite selon des règles de "correspondance", qui seront établies entre des ensembles statistiques à l'équilibre thermodynamique, dont les propriétés sont bien connues, et un ensemble hors équilibre constitué des différentes voies de la réaction sous clusterisation. Ces différentes voies sont produites par la dynamique qui est, dans ce projet, décrite par la Dynamique Moléculaire Antisymétrisée (AMD). L'étude de la clusterisation dynamique se fera sur des événements centraux de la réaction ⁴⁰Ca -I- ⁴⁰Ca à 35AMeV. Elle permettra d'évaluer le temps de formation des fragments puis mesurera l'effet de la température des sources sur leur formation.

Typescript (photocopy). / Digitized by Kansas Correctional Industries

Rotational polarisation effects have been investigated in the rotationally inelastic collisions of NO(X) and Ar by means of theoretical and experimental methods. Rotational polarisation describes the correlation between the <strong>k</strong>–<strong>k'</strong>–<strong>j'</strong> vectors, that is the initial and final relative velocities of the colliding partners and the final rotational angular momentum of the diatom, respectively. The simplest types of polarisation are the rotational orientation, or preferred sense of rotation, and the rotational alignment, or preferred plane of rotation. They are quantised by the renormalised polarisation dependent differential cross sections (PDDCSs) In this thesis the theoretical methods included exact quantum mechanical, quasi- classical trajectory and Monte Carlo classical hard shell calculations. Various features of the interaction potential influence differently the polarisation dynamics. The effects of attraction and soft repulsion were elucidated employing a number of differently modified potentials. The rotational alignment is primarily determined by a classical impulsive, or hard shell mechanism at a collision energy of 66 meV. The attractive and soft repulsive forces only perturb this underlying mechanism. On the other hand, the parity dependent oscillations of the open shell alignment moments are due to differences between the quantum mechanical differential cross sections. It has been shown the bigger the well depth compared to the collision energy, the less applicable becomes the classical hard shell model to describe rotational alignment. The quantum mechanical rotational alignment in the collisions of hard shells was also calculated. The classical and quantum mechanical hard shell models predict different rotational alignment. Nevertheless, the classical alignment is a good approximation to the exact quantum mechanical results. The rotational orientation is much more sensitive to the details of the interaction potential. It does not exist in the classical description of hard shell collisions, if the system exhibits certain symmetry properties. The attraction and finite range repulsion break this symmetry and leads to the molecule having a preferred sense of rotation. In general there is non-vanishing rotational orientation in the collisions of a hard shell in the framework of quantum mechanics. This is due to the finite spatial and temporal interaction of the colliding partners. Quantum mechanical interference effects also play an important role in this phenomenon. The rotational alignment was experimentally determined in the collisions of NO(X) and Ar at collision energy of 66meV with a hexapole state selective ion-imaging apparatus. An algorithm was developed based on the Fourier moment analysis to extract rotational polarisation information from the experimental ion images. It is fast and robust and can also be of used to simulate experimental images. This algorithm was used to retrieve the experimental renormalised PDDCSs ion images. The measurements confirmed that a classical, impulsive dynamics is mainly responsible for the rotational alignment in these collisions.

My study offers a strategy to examine the effects of outdoor advertising on traffic safety. Innovations in the out-of-home advertising industry suggest the potential for outdoor advertising to increase driver distraction and therefore vehicle accident rates. Moreover, city planners need to understand how sign-free zones perform relativecompared to other areas and whether there is a safety rather conservational or aesthetic motivation for such planned zones. In addressing these issues, the present study uses panel data collected from the Massachusetts Departments of Transportation and Revenue and the American Community Survey on cities and towns in Massachusetts from 2008 to 2012 to assess whether off-premise advertising displays have a significant impact on vehicle accident rates. Ultimately, this study finds no evidence that sign density, or the number of signs per road mile, consistently impacts accident rates. However, the presence of signs in general significantly and adversely affects traffic safety, increasing collision rates. While this detected effect may be causal, it may also be indicative of differences in city-specific policies and environmental circumstances across Massachusetts cities with and without off-premise advertising signs.

Thesis (MSc (Physics))--University of Stellenbosch, 2009. / Hanbury Brown-Twiss interferometry is a correlation technique by which the size and shape of the emission function of identical particles created during collisions of high-energy leptons, hadrons or nuclei can be determined. Accurate experimental datasets of three-dimensional correlation functions in momentum space now exist; these are sometimes almost Gaussian in form, but may also show strong deviations from Gaussian shapes. We investigate the suitability of expressing these correlation functions in terms of statistical quantities beyond the normal Gaussian description. Beyond means and the covariance matrix, higher-order moments and cumulants describe the form and di erence between the measured correlation function and a Gaussian distribution. The corresponding series expansion is the Gram- Charlier series and in particular the Gram-Charlier Type A expansion found in the literature, which is based on a Gaussian reference distribution. We investigate both the Gram-Charlier Type A series as well as generalised forms based on non-Gaussian reference distributions, as well as the related Edgeworth expansion. For testing purposes, experimental data is initially represented by a suite of one-dimensional analytic non-Gaussian distributions. We conclude that the accuracy of these expansions can be improved dramatically through a better choice of reference distribution, suggested by the sign and size of the kurtosis of the experimental distribution. We further extend our investigation to simulated samples of such test distributions and simplify the theoretical expressions for unbiased estimators (k-statistics) for the case of symmetric distributions.

<p align="justify">Les transformations de supersymétrie (ou de Darboux) sont appliquées à l'étude du problème inverse, c'est à dire à la construction d'un potentiel d'interaction à partir de données de collisions, en mécanique quantique. En effet, ces transformations permettent de construire de nouveaux potentiels à partir d'un potentiel donné. Leur formalisme est étudié en détail, ainsi que celui correspondant à l'itération de deux telles transformations (paires de transformations).</p> <p align="justify">La présence d'états liés rend le problème inverse ambigu : plusieurs potentiels ayant des spectres liés différents peuvent avoir les mêmes propriétés pour la description des collisions; de tels potentiels sont dits équivalents en phase. Une décomposition originale du problème inverse est proposée pour gérer efficacement cette ambiguïté : dans un premier temps, un potentiel est construit à partir des données de collision (ce qui constitue le problème inverse proprement dit); dans un second temps, tous les potentiels équivalents en phase au potentiel ainsi obtenu sont construits. Avant ce travail, il était connu que ces deux aspects du problème inverse pouvaient être traités à l'aide de paires de transformations de supersymétrie.</p> <p align="justify">En ce qui concerne la construction de potentiels équivalents, nous étendons les méthodes existantes à des catégories de potentiels très utilisées en physique nucléaire, à savoir les potentiels optiques (ou complexes), les potentiels en voies couplées et les potentiels dépendant linéairement de l'énergie. En utilisant une paire de transformations permettant d'enlever un état lié, nous comparons les propriétés physiques des potentiels nucléaires profonds (c'est à dire possédant des états liés interdits par le principe de Pauli) et peu profonds. Des calculs dans des modèles à trois corps du noyau à halo d'6He et de la collision 16O+17O à basse énergie n'ont pas révélé d'importantes différences entre ces familles de potentiels. D'autres types de transformations permettent d'ajouter des états liés à énergie et normalisation arbitraires. Cependant, dans le cas à plusieurs voies, leur utilisation est compliquée par la possibilité d'avoir des états liés dégénérés et non dégénérés. Une étude préliminaire à deux voies montre que ces deux types d'états peuvent être traités par supersymétrie.</p> <p align="justify">En ce qui concerne le problème inverse proprement dit, nous montrons que l'utilisation de transformations simples (plutôt que de paires) permet une meilleure compréhension des méthodes existantes, tant pour l'inversion à moment cinétique orbital fixe que pour l'inversion à énergie fixe. De plus, l'utilisation de transformations simples mène dans certains cas à de nouvelles catégories de potentiels. Ainsi, nous construisons un nouveau potentiel d'interaction nucléon nucléon pour l'onde 1S; ce potentiel possède une singularité en r 2 à l'origine. La possibilité de construire des potentiels profonds par inversion est brièvement discutée. Pour les voies couplées, une étude bibliographique révèle certaines propriétés contradictoires des méthodes existantes, mais une analyse complète reste à faire.</p>

The objective of this thesis is to describe the development, construction and use of a new tool for optical coherent transient spectroscopy. The new tool is a frequency-switched CO₂ laser. A highly stable laser design was modified to include an intra cavity electro-optic modulator, which al lows the output of the laser to be frequency-switched. The frequency modulated output is used in spectroscopic experiments whose goals are the determination of decay rates for infrared moIecuIar transitions. The use of a frequency-switched laser is the most prom i sing means of making such measurements on nonpoIar molecules. The use of an electro-optic crystal inside a laser cavity introduces a number of fundamental problems which must be overcome before the instrument can be used to make useful spectroscopic measurements. These problems are brought about by the need for a stable laser amplitude and frequency output. The development of a novel stabilization technique to overcome these problems is documented in this thesis. Also included in this thesis is a description of the microcomputer and associated electronics necessary to integrate the laser into an experimental apparatus capable of performing signal averaging and background subtraction on raw time resolved data. The final chapters of this work describe experiments and results of measurements of the scattering cross sect ions of a nonpolar molecule with rare gas perturbers. The nonpolar molecule is SF₆ and the rare gas collision partners are Helium, Argon, and Xenon. The results indicate that the scattering cross section for state changing collisions displays a mass dependance predicted by classical collision theory. However, the measured cross sections for elastic velocity-changing collisions appears to be mass independent, which is at variance with theory.