The amino acid sequence of a protein determines its 3D fold, the ease with which its native structure is formed, its function, the conformational preferences sampled and the tendency to interact with itself (aggregation) and binding partners. In addition, certain conformational preferences can lead to dysfunction resulting in different diseased states in organisms. All of these conformations can be described by a protein's energy landscape; a native (functional) state being localised at the energy minimum. As protein dynamics is crucial to function it is important to monitor the sampling of different conformations. Thus the work in this thesis reports on two methods for monitoring protein conformation and conformational change in the gas phase using ion mobility mass spectrometry (IM-MS). The measurement from IM-MS methods allow the determination of a collision cross section (CCS) which is an indicator of a molecule's 3D shape. First, the effect of charge on protein structure is investigated by manipulation of protein charge, post electrospray ionisation (ESI), by exposure to radical anions of the electron transfer reagent, 1,3-dicyanaobenzene; the charge reduced products formed are the result of electron transfer to the charged protein without any dissociation (ETnoD). IM-MS is used to monitor the conformational preferences of the altered and unaltered precursor and its products. Secondly, intermediate (transient) conformers are formed by activating the charged protein in the source region of an instrument post ESI. Activation of the protein precursor allows the sampling of different conformational preferences after energetic barriers have been overcome; IM-MS following activation allows for the monitoring of protein conformational change before and after. Further, variable temperature (VT) IM-MS allows for the deduction of intermediate structures with a focus on measurements at cryogenic temperatures whereby intermediate structures can be 'frozen out' post activation; intermediate structures which would otherwise anneal out at room temperature. With both methods a range of conformer populations are mapped for different protein molecules sampled upon different energetic inputs (via activation) and the disruption of intramolecular neutralising contacts/salt bridges (via charge reduction) one of the main interactions responsible for maintaining the structural integrity (3D fold) of proteins.

Le but de la thèse est de mesurer la section efficace de production de quarks top-antitop dans le canal lepton + jets dans l'expérience ATLAS au Grand collisionneur de hadrons (LHC). L'analyse utilise les données des collisions proton-proton à 7 TeV collectées en 2010 avec une luminosité intégrée de 33,7 pb-1. La sélection des événements est basée sur la signature de la topologie top-antitop avec 1 électron ou muon, une grande énergie transverse manquante et au moins 4 jets. Le fond QCD multijets est mesuré avec les données elles-mêmes par une "Méthode Matricielle". Trois méthodes sont utilisées pour mesurer le fond W+jets, la méthode d’asymétrie de charge, la méthode de Berends-Giele et une méthode combinant les deux précédentes. Les autres bruits de fond sont estimés à partir MC. Le nombre d'événements de signal top-antitop est obtenu en ajustant la distribution du nombre de jets étiquetés b, en mesurant simultanément l'efficacité d‘étiquetage des quarks b. La section efficace top-antitop est mesurée à 148,1±34,9 pb. Elle est compatible avec la prédiction du Modèle Standard à l’ordre NNLO calculée par le logiciel Hathor. Elle est également en accord avec les mesures par d'autres méthodes. Avec plus de données sur les collisions en 2011, on peut s'attendre à une mesure plus précise de la section efficace top-antitop. / The essential purpose of the thesis is to measure the top pair cross section in lepton+jets channels in the Atlas experiment at Large Hadron Collider (LHC). The analysis is using the proton-proton collision data at 7 TeV collected in 2010 with a luminosity of 33.7 pb-1. The event selection is based on the signature of ttbar topology with 1 electron or muon, large missing transverse energy and at least 4 jets. The QCD multijet background is measured with the data driven “Matrix Method”. Three data driven methods are applied to measure the W+jets background, the charge asymmetry method, the Berends Scaling method and the method combining both. Other backgrounds are estimated from MC.The number of signal ttbar events are obtained by fitting the distribution of the number of b-tagged jet, when the b-tagging efficiency is simultaneously fitted. The ttbar cross section is measured to be 148.1±34.9 pb. It is consistent with the Standard Model prediction at NNLO calculated by Hathor tool. It also agrees with the measurements from other methods. With more collision data in 2011, one can expect a more precise measurement on ttbar cross section.

L’expérience T2K étudie les propriétés des neutrinos, en particulier le phénomène d’oscillation des neutrinos. Se déroulant au Japon, elle utilise un faisceau de neutrinos muoniques produit par le complexe d’accélérateur J-PARC, un détecteur proche, ND280 sur le site même de J-PARC pour caractériser le faisceau, et un détecteur lointain, Super-Kamiokande situé à 295 km pour mesurer les oscillations de neutrinos. Le détecteur proche permet également d’étudier les interactions des neutrinos et cette thèse porte sur la mesure des sections efficaces de diffusion profondément inélastique des neutrinos muoniques.Le manuscrit introduit d’abord la physique des neutrinos, puis l’expérience T2K et en particulier les chambres à projection temporelles du détecteur proche, en insistant sur la vérification de la qualité des données, dont j’avais la charge. L’analyse porte sur les données de T2K enregistrées jusqu’en 2013. La sélection d’interactions de neutrinos muoniques par courant chargé est ensuite présentée, ainsi qu’une étude préliminaire de la sélection d’interactions de neutrinos muoniques par courant chargé avec production d’un pion neutre. Un critère portant sur la multiplicité des traces permet d’enrichir le premier lot en interactions correspondant à une diffusion profondément inélastique de neutrinos. Finalement un ajustement, validé d’abord sur des données simulées, permet d’extraire les sections efficaces de diffusion profondément inélastique des neutrinos muoniques. / The T2K experiment studies the properties of neutrinos, particularly neutrino oscillations. It takes place in Japan and uses a muonic neutrino beam produced by the J-PARC accelerator complex, a near detector, ND280 on the J-PARC site in order to characterise the beam, and a far detector, Super-Kamiokande 295 km away in order to measure the neutrino oscillations. The near detector is also used to study the neutrino interactions and the goal of this thesis is the measurement of muonic neutrino deep inelastic scattering cross sections.The thesis first introduces neutrino physics, then the T2K experiment and more particularly the time projection chambers of the near detector, and its data quality checking that I was in charge of. The analysis is based on the T2K data recorded until 2013. The selection of charged current muonic neutrino interactions is then presented, as well as a preliminary study of the selection of charged current muonic neutrino interactions with the production of a neutral pion. A criterion on track multiplicity allows enriching the former sample in interactions corresponding to a neutrino deep inelastic scattering. Finally a fit, first validated on simulated data, allows the extraction of the muonic neutrino deep inelastic scattering cross sections.

The Xilinx Multiprocessor System-on-Chip (MPSoC) is a complex device that uses 16nm FinFET technology to combine multiple processors, a large amount of FPGA resources, and many I/O interfaces on a single chip die. These features make the MPSoC a high-performance and architecturally flexible device. The potential computing power makes the MPSoC ideal for many embedded applications including terrestrial and space applications. The MPSoC, however, does not have extensive radiation history as many other devices have. The extent of the effect that ionized particles may have on the MPSoC is not well established. To solve this problem, neutron radiation testing can be used to determine the device's susceptibility to single-event upsets (SEUs). Though this thesis is not intended to qualify the MPSoC for space, this work does provide useful neutron radiation test data that helps to characterize the susceptible nature of the device. This thesis summarizes the SEU results obtained from neutron testing on the UltraScale+ MPSoC ZU9EG device. A series of three neutron beam tests were performed on the MPSoC ZU9EG at Los Alamos National Laboratories (LANL). Testing was performed using a novel testing methodology to collect SEU counts on the programmable logic and the processing system simultaneously. These results show a 10.1× improvement of the programmable logic CRAM over the previous Xilinx UltraScale device series.

The Xilinx Multiprocessor System-on-Chip (MPSoC) is a complex device that uses 16nm FinFET technology to combine multiple processors, a large amount of FPGA resources, and many I/O interfaces on a single chip die. These features make the MPSoC a high-performance and architecturally flexible device. The potential computing power makes the MPSoC ideal for many embedded applications including terrestrial and space applications.The MPSoC, however, does not have extensive radiation history as many other devices have. The extent of the effect that ionized particles may have on the MPSoC is not well established. To solve this problem, neutron radiation testing can be used to determine the device's susceptibility to single-event upsets (SEUs). . Though this thesis is not intended to qualify the MPSoC for space, this work does provide useful neutron radiation test data that helps to characterize the susceptible nature of the device. This thesis summarizes the SEU results obtained from neutron testing on the UltraScale+ MPSoC ZU9EG device. A series of three neutron beam tests were performed on the MPSoC ZU9EG at Los Alamos National Laboratories (LANL). Testing was performed using a novel testing methodology to collect SEU counts on the programmable logic and the processing system simultaneously. These results show a $10.1 timess improvement of the programmable logic CRAM over the previous Xilinx UltraScale device series.

The electron-electron coincidence (e,2e) technique yields complete kinematical information about the electron impact ionization process. The (e,2e) technique has been widely used to study dynamical effects in ionizing collisions with atomic targets, however studies of molecular ionization using this technique have been very limited. Recently further experimental studies of small molecules have been proposed, as the cross sections of small molecules are now computable using sophisticated theoretical approaches [77, 24]. This thesis presents dynamical investigations for the electron impact ionization of the molecular targets H2O and H2, employing the (e,2e) technique to experimentally measure the triple differential cross section (TDCS). The TDCS is defined as the probability that a bound electron will be ejected from the target atom or molecule (into a particular direction with a defined energy) and the initial electron will be scattered into a particular direction with a particular energy. All TDCSs presented within this thesis were performed using an electron coincidence spectrometer in the coplanar asymmetric geometry at intermediate incident electron energies. This thesis presents the electron impact ionization TDCSs of H2O. A series of measurements were performed using H2O in the vapour form. Measurements of the TDCS are presented for the 2a1 atomic-like orbital and the 1b2, 3a1 and 1b1 molecular orbitals at a common incident electron energy of 250eV, ejected electron energy of 10eV and scattering angle of -15o. The experimental TDCSs are compared with theoretical cross sections that were calculated by Champion et al [25, 26] using a distorted wave Born approach (DWBA). TDCS measurements for the single ionization of the hydrogen molecule, H2 were performed as in recent years there has been evidence that indicates the ejected electron angular distribution is perturbed due to Young-type interference effects. The oscillatory structure which is predicted in the cross section is due to the two-centred nature of the molecule [27, 29]. This thesis presents experimental TDCSs for the ionization of H2 which are compared to TDCSs of helium. A series of measurements for the TDCSs of H2 and He are presented at a common incident electron energy of 250eV and scattering angle of -15o, for a range of ejected electron energies between 10eV and 100eV. The experimental TDCSs are compared with two types of theoretical calculations.

In this work I report on the development of a Magneto Optic Trap (MOT) for metastable helium atoms (He*). The metastable helium atoms are produced in a discharge nozzle source and collimated, slowed and compressed to provide a slow bright beam for loading the trap. The trap confines approximately 107 atoms, has a diameter of about 3 mm and with temperature approximately 1 mK. The trap is used for intra-trap and electron-atom scattering experiments. The results from these two experiments are reported. The electron scattering experiment is unique and employs a He* MOT for the first time, in combination with a new diagnostic technique (Phase Modulation Spectroscopy) to measure the trap loss. The results of these experiments have yielded the first total electron-metastable atom collision cross section measurements at intermediate (10-100 eV) electron energies.

Cette thèse présente la première mesure de production du W Z avec le détecteur CMS au LHC en utilisant les modes leptoniques. La réponse du calorimètre électromagnétique (ECAL) est étudiée par la mesure du pouvoir d'arrêt de muons dans le tungstate de plomb d'ECAL. Les électrons sont validés avec les premières données pour être utilisable dans toutes les analyses. Avec les données de rayons cosmiques, le pouvoir d'arrêt de muons traversants le tungstate de plomb du calorimètre électromagnétique a été mesuré pour une gamme d'impulsion 5-1000 GeV/c. Le résultat compatible avec l'attendu a permis de valider l'échelle d'énergie d'ECAL, déterminée auparavant avec un faisceau d'électrons de 120 GeV/c, dans la région du sub-GeV en accord avec 1.004+0.002-0.003(stat.) ±0.019(syst.). Les données des premières collisions de LHC ont permis la vérification des algorithmes de reconstruction des électrons, en particulier pour la détermination des pré-traces dans la partie la plus interne du trajectographe. Les algorithmes ont été optimisés, sur des électrons issus de désintégrations de bosons W et entièrement validés avec 14/pb de données environ. La mesure physique est la section efficace de production des bosons associés WZ dans les collisions proton-proton à √s =7TeV. La signature claire de la désintégration en leptons permet l'extraction efficace du signal et la réjection du bruit de fond, pour chaque canal considéré. Le premier évènement a été observé avec 36/pb de données. Avec 1.09/fb, la section de production de WZ a été mesurée pour la première fois à √s =7TeV σ(WZ) = 19.11+3.30-2.53(stat.)±1.10(syst.)±1.15(lumi.)pb et trouvée en accord avec la prédiction du Model Standard (18.57+0.75-0.58 pb NLO).

Le LHC (Large Hadron Collider) situé au CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) à Genève est le plus grand accélérateur pour la physique des particules. Les collisions proton-proton à des energies dans le centre de masse pouvant aller jusqu'à 14 TeV qui seront produites au LHC vont offrir la possibilité de s'intéresser aux questions les plus fondamentales en Physique. L'expérience LHCb est l'une des quatre expériences principales au LHC. Dédiée aux études de physique du b, le but principal de l'expérience LHCb est d'explorer d'éventuels modèles de Nouvelle Physique au-delà du Modèle Standard à travers l'étude des désintégrations rares des hadrons charmés ou beaux, et à travers des mesures de précision des observables de la violation de CP. Même lors de sa phase de fonctionnement initial, un nombre important de J/ψ va être collecté par le détecteur LHCb et va nous permettre de réaliser des études très intéressantes sur la production du charmonium. Ces mesures pourront apporter un éclairage nouveau pour la compréhension des mécanismes de production des quarkonia dans les collisions de hadrons. Dans cette thèse, les études de la production de J/ψ à LHCb est presentée, basée sur un échantillon d'événements Monte Carlo complétement simulés. La procédure dévelopée dans cette thèse sera utilisée pour analyser les données réelles lorsque suffisamment de statistique sera accumule. L'analyse a été effectuée en utilisant des événements Monte Carlo générés à une énergie dans le centre de masse égale à 14 TeV, et à une luminosité de 2 × 10^32 cm^−2 s^−1 . La taille du lot de données simulées correspond à une luminosité intégrée de 0.79 pb^−1 . Les événements J/ψ sont reconstruits en utilisant des critères de sélection optimisés pour atteindre la meilleure discrimination contre les processus de bruit de fond. L'étude réalisée montre que 6.5 ×10^6 J/ψ peuvent être reconstruits par pb^−1 de données avec une résolution en masse de 11 MeV/c^2 et un rapport signal sur bruit S/B résolution en masse de 11 MeV/c et un rapport signal sur bruit S/B ∼ 18 dans une fenêtre de masse de ±3σ. La section efficace de production des J/ψ prompt et des J/ψ de désintégrations de b est mesurée dans 28 bins en pT et η recouvrant la région 0 < pT < 7 GeV/c et 3 < η < 5. Dans chaque bin, une variable est définie pour distinguer les J/ψ prompt de ceux de désintégrations de b. Pour 0.79 pb−1 de données, une précision de 10% peut être obtenue pour la ma jorité des bins. Les erreurs systématiques sont estimées à un niveau équivalent. L'analyse montre également que la polarisation du J/ψ joue un rôle important dans la détermination de la section efficace. Elle peut contribuer à une erreur systématique jusqu'à 30% dans certains bins. Un tel effet peut être grandement réduit si une analyse de la polarisation du J/ψ est effectuée simultanément. La mesure des paramètres de polarisation aidera aussi grandement pour la compréhension du méchanisme de production du J/ψ. Dans le but de réduire la quantité de données simulées nécessaire pour les estimations d'efficacité, une méthode est dévelopée pour prendre en compte les efficacités 2-D par trois paramètres, et toutes les erreurs à part les erreurs statistiques ne dépendront que de ces trois paramètres. A partir des trois paramètres estimés avec les mêmes données Monte Carlo, les erreurs sur les paramètres de polarisation pour la ma jorité des bins sont d'environ 0.1 pour les J/ψ prompt et d'environ 0.2 pour les J/ψ de désintégrations de b. L'expérience LHCb ayant déjà enregistré 14 nb^−1 de données, une partie de l'analyse peut être effectuée. Environ 3000 candidats J/ψ sont reconstruits avec une résolution en masse de 16 MeV/c^2 et un rapport signal sur bruit S/B ~ 18 dans une fenêtre en masse de ±3σ. En se basant sur cet échantillon, la section efficace en fonction de pT est mesurée. La mesure préliminaire de la section efficace des J/ψ dans la région pT ∈ [0, 9] GeV/c et y [2.5, 4] est 7.6 ± 0.3 µb où seule l'erreur statistique est donnée.

<p>By analyzing ISAR images, the characteristics of military platforms with respect to radar visibility can be evaluated. The method, which is based on the Discrete-Time Fourier Transform (DTFT), that is currently used to calculate the ISAR images requires large computations efforts. This thesis investigates the possibility to replace the DTFT with the Fast Fourier Transform (FFT). Such a replacement is not trivial since the DTFT is able to compute a contribution anywhere along the spatial axis while the FFT delivers output data at fixed sampling, which requires subsequent interpolation. The interpolation leads to a difference in the ISAR image compared to the ISAR image obtained by DTFT. On the other hand, the FFT is much faster. In this quality-and-time trade-off, the objective is to minimize the error while keeping high computational efficiency. </p><p>The FFT-approach is evaluated by studying execution time and image error when generating ISAR images for an aircraft model in a controlled environment. The FFT method shows good results. The execution speed is increased significantly without any visible differences in the ISAR images. The speed-up- factor depends on different parameters: image size, degree of zero-padding when calculating the FFT and the number of frequencies in the input data.</p>