Cette thèse porte sur l'étude de la diffraction avec le détecteur ATLAS au LHC. Après une brève introduction a la physique diffractive incluant la diffraction dure et molle, nous présenterons la production d'évènements "Jet-Gap-Jet" qui est particulirement intéressante pour tester les équations d'évolution de la Chromodynamique Quantique de Balitski Fadin Kuraev Lipatov. En utilisant des coupures permettant de sélectionner ce signal et une définition du "gap" basée sur la reconstruction des traces dans le détecteur interne d'ATLAS, nous observons un signal clair d'évènements "Jet-Gap-Jet" dans les données. A partir d'une taille de "demi-gap" de 0.8, les données ne peuvent pas être décrites de manière correcte en utilisant l'échantillon Monte Carlo des données de jets sans gap. Nous prouvons également que la production d'évènements "Jet-gap-Jet" avec les deux protons détectes dans AFP permet de réaliser un test propre de la théorie BFKL avec une luminosité de 300 pb-1. Dans la derniere partie de la these, nous presentons la production exclusive de jets et de pi+pi-. Apres la selection des donnes, le rapport signal sur bruit est de l'ordre de 5/9 (1/13) pour µ = 23 (46). Pour une luminosite integree respective de 40(300) fb-1 (pour un "pile-up" de 23(46)), cette mesure permettra d'etablir des contraintes sur les modeles theoriques dix fois plus precises qu'actuellement. La mesure de la production exclusive de pions en utilisant le detecteur ALFA permet de contraindre egalement les modeles exclusifs. Nous avons montre que les donnees accumulees par ALFA suffiront deja pour mesurer la section efficace de production et pour etudier differentes distributions comme la masse invariante du systeme pion-pion. / The thesis is devoted to the study of diffractive physics with the ATLAS detector at the LHC. After a short introduction to diffractive physics including soft and hard diffraction, we discuss Jet-Gap-Jet production at the LHC which is particularly interesting for testing the Balitski Fadin Kuraev Lipatov QCD evolution equation. Using the signal selection requirements and a gap definition based on tracks reconstructed in the ATLAS Inner Detector, we observe a clear signal of Jet-Gap-Jet events in the data. Starting from the half-gap size of 0.8 the data cannot be properly described using only the Jet Monte Carlo sample without gaps. Furthermore, we demonstrated that DPE JGJ production, with both protons tagged in the AFP stations, should provide a significant test of the BFKL theory, once the 300 pb−1 of integrated luminosity is collected. In the last part of the thesis, we discussed the processes of Central Exclusive Jet and Exclusive π+π− production. After the data selection, the signal to background ratio is found to be of about 5/9 (1/13) for < μ >= 23 (46). For a collected integrated luminosity of 40(300) fb−1 (for pile-up of 23(46)) this measurement will deliver ten times better constraints on the theoretical models than the most recent ones. The additional measurement of exclusive pion production, relying on the use of the ALFA stations, allows to constrain further the exclusive models. We demonstrated that a data sample collected by the ALFA detectors should be sufficient to measure the cross sectionand to study various distributions, especially the invariant mass of the pion-pion system.

Cette thèse porte sur l'étude de la diffraction avec le détecteur ATLAS au LHC. Après une brève introduction a la physique diffractive incluant la diffraction dure et molle, nous présenterons la production d'évènements "Jet-Gap-Jet" qui est particulirement intéressante pour tester les équations d'évolution de la Chromodynamique Quantique de Balitski Fadin Kuraev Lipatov. En utilisant des coupures permettant de sélectionner ce signal et une définition du "gap" basée sur la reconstruction des traces dans le détecteur interne d'ATLAS, nous observons un signal clair d'évènements "Jet-Gap-Jet" dans les données. A partir d'une taille de "demi-gap" de 0.8, les données ne peuvent pas être décrites de manière correcte en utilisant l'échantillon Monte Carlo des données de jets sans gap. Nous prouvons également que la production d'évènements "Jet-gap-Jet" avec les deux protons détectes dans AFP permet de réaliser un test propre de la théorie BFKL avec une luminosité de 300 pb-1. Dans la derniere partie de la these, nous presentons la production exclusive de jets et de pi+pi-. Apres la selection des donnes, le rapport signal sur bruit est de l'ordre de 5/9 (1/13) pour µ = 23 (46). Pour une luminosite integree respective de 40(300) fb-1 (pour un "pile-up" de 23(46)), cette mesure permettra d'etablir des contraintes sur les modeles theoriques dix fois plus precises qu'actuellement. La mesure de la production exclusive de pions en utilisant le detecteur ALFA permet de contraindre egalement les modeles exclusifs. Nous avons montre que les donnees accumulees par ALFA suffiront deja pour mesurer la section efficace de production et pour etudier differentes distributions comme la masse invariante du systeme pion-pion.