This thesis presents two measurements of the top quark pair production cross section at sqrt{s} = 1.96 TeV using data from the DØ experiment. Both measurements are performed in the dilepton final state and make use of secondary vertex b-tagging. With 158 pb-1 of data in the electron-muon final state, the measured cross section is: σ(top-antitop) = 11.1 +5.8 -4.3 (stat) +- 1.4 (syst) +- 0.7 (lumi) pb. With 425 pb-1 of data in the electron+track and muon+track final states, the measured cross section is: sigma(top-antitop) = 6.3 +2.1 -1.8 (stat) +- 1.1 (syst) +- 0.4 (lumi) pb. Both measurements are in agreement with the prediction from perturbative QCD calculations. In addition, an estimate of the DØ silicon detector lifetime is presented. The radiation damage is determined by studying the depletion voltage of the silicon sensors as a function of time. Based on this data the silicon detector is estimated to remain operational up to delivered luminosities of 6-8 fb-1.

Cette thèse est consacrée à l'étude des premières données prises par le détecteur DØ durant la deuxième phase de fonctionnement du Tevatron (Run II). On a recherché des particules supersymétriques produites dans les collisions proton-antiproton avec une énergie dans le centre de masse de 1,96 TeV. Plus précisément, dans le cadre d'une théorie supersymétrique avec violation de la R-parité, on a étudié la production de paires de jauginos, suivie de la désintégration de chacune des LSP (neutralino 1) produites après cascades, en eeνμ ou eμνe par l'intermédiaire du couplage λ121. Avec la présence dans l'état final d'au moins deux électrons, on s'est particulièrement intéressé dans cette étude aux méthodes d'identification, de reconstruction, de déclenchement, et de corrections (en énergie) appliquées aux particules électromagnétiques. Dans une sélection à trois leptons dont au moins deux électrons, et de l'énergie transverse manquante, aucun évènement n'a été observé dans les 350 pb-1 de données analysées (période 2002-2004), pour 0,4 +0,35-0,05 (stat) ± 0,16 (sys) attendu dans le Modèle Standard. Le signal est sélectionné avec une efficacité totale d'environ 12 %. Les résultats ont été interprétés dans deux modèles : mSUGRA et MSSM. En mSUGRA, des limites sur les valeurs de m1/2, et de la masse des jauginos les plus légers ont été établies pour tanβ = 5, A0 = 0, m0 = 100 et 1000 GeV.c-2 et les deux signes de μ. En MSSM, en considérant des grandes masses de sfermions, on obtient une limite mchargino1 > 200 GeV.c-2 à 95% CL, quelque soit la masse du neutralino1 LSP.

Le quark top est le quark le plus lourd contenu dans le modèle standard. Découvert en 1995 par les deux expériences du Tevatron, il possède des caractéristiques atypiques telles qu'un temps de vie le plus court jamais observé qui le fait se désintégrer avant de pouvoir s'hadroniser et donne ainsi accès à sa masse dont sa mesure est alors d'une très grande précision. Les données accumulées par l'expérience DØ entre 2002 et 2009, représentant une luminosité intégrée de 5,4 fb⁻¹, sont utilisées pour effectuer cette mesure à partir de la méthode de l'élément de matrice dans les canaux di-leptoniques électron--électron, électron--muon et muon--muon. La valeur de la masse du quark top mesurée, 174.0 ± 1,8 (stat.) ± 2,4 (syst.) GeV, est en très bon accord avec les autres mesures effectuées. Sa précision est limitée, pour la première fois pour ces canaux, par les incertitudes systématiques. Dans cette thèse, plusieurs approches sont étudiées pour améliorer la précision de la mesure : l'utilisation d'informations sur l'identification de jets issus de quarks b afin d'optimiser la sélection des événements top--anti-top et une meilleure détermination des incertitudes systématiques principales. Une attention particulière est portée sur la simulation Monte-Carlo des muons à DØ : l'amélioration de l'ajustement de la résolution sur la mesure de l'impulsion transverse des muons simulés avec les données, discutée dans cette thèse, sera utilisée afin d'améliorer les prochaines mesures des propriétés du quark top ainsi que d'autres analyses menées dans l'expérience.

Le Modèle Standard est le cadre qui permet de décrire les interactions entre les particules et leur dynamique. Le mécanisme de Higgs est une solution pour introduire naturellement un terme de masse dans la description théorique de ce modèle. Après la rupture spontanée de la symétrie électrofaible, une nouvelle particule scalaire massive est introduite, le boson de Higgs. Comme celui-ci n'a pas encore été découvert, la recherche du boson de Higgs est effectué au Tevatron, qui est un collisionneur pp ̄ à une énergie au centre de masse de 1.96 TeV. Pour MH = 135 GeV, le mode de désintégration dominant est H → bb ̄. L'analyse présentée dans ce document est axée sur le domaine en masse 100 < MH < 150 GeV, dans le canal où le boson de Higgs est produit en association avec un boson W se désintègrant en un lepton chargé (électron ou muon) et un neutrino. L'étude de cet état final repose sur les informations recueillies auprès de toutes les parties du détecteur DØ. Un résultat basé sur 5.3 fb−1 de collisions récoltées durant le RunII du Tevatron est présenté ici. Afin d'augmenter la sensibilité au signal, l'analyse est séparée en sous-canaux en fonction de la saveur du lepton considéré, le nombre de jets dans l'état final, le nombre de jets identifiés comme provenant de quarks b et par périodes de prise de données. Après sélection des événements, une technique d'analyse multivariée est utilisée pour séparer les événements de type signal du bruit de fond physique et instrumental attendu. Comme un bon accord entre les données et simulation est observé, une limite supérieure observée (attendue) de 4.5 (4.8) est placée (pour MH = 115 GeV) sur le rapport entre la section efficace pp ̄ → W H multipliée par le rapport d'embranchement H → bb ̄ et la prédiction du Modèle Standard, à 95% de niveau de confiance. Alors que les dernières données du Tevatron sont en cours d'analyse, les perspectives de recherche au Tevatron sont exposées ici. Les améliorations futures pour la publication finale sur la recherche dans le canal WH → lνbb ̄ sont présentées. La masse invariante dijet étant la variable la plus discriminante, l'amélioration de la résolution du pic de masse est un enjeu important, ainsi que l'optimisation de l'utilisation des outils d'identification de jets de quarks b et du discriminant final. Une amélioration significative est obtenue au niveau de la limite.