Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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L’expérience ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus), collaboration de plus de 3000 scientifiques dans le monde, mène des recherches auprès du grand collisionneur de hadron (LHC). Celui-ci a produit des collisions de faisceaux de protons à une énergie dans le centre de masse de 7 TeV en 2011 et 8 TeV en 2012, période appelée Run1 et représentant 20.3 fb−1 de luminosité intégrée, puis en 2015 et 2016 à 13 TeV pour le Run 2 avec 36.1 fb−1. Le détecteur généraliste ATLAS a un riche potentiel de mesures précises du Modèle Standard (SM) et de recherche de phénomènes de nouvel physique. Deux analyses de physiques sont ici présentées. La première consiste à rechercher dans les données Run 1 la production de tri-bosons, W±W±W∓, se désintégrant totalement ou partiellement en leptons et à étudier le couplage de jauge quartique anormal (aQGC). Le nombre d’événements observés est en accord avec les prédictions du SM. La limite supérieure observée à 95% CL sur la section efficace W±W±W∓ SM est de 730 fb avec une limite attendue de 560 fb en l’absence de production W±W±W∓. La deuxième analyse présentée est la recherche du boson de Higgs doublement chargé effectuée sur les données du Run 2. Ce boson est prédit par un modèle qui prolonge le SM pour permettre des neutrinos massif. Ce modèle introduit plusieurs bosons de Higgs dont l'un est le H±±. Le cas où ce dernier se désintègre en bosons W avec un état final à deux leptons de même charge est plus particulièrement étudié. Le bruit de fond total estimé est en accord avec les données et aucun excès significatif n’est observé. Des limites supérieures sont déduites et le modèle considéré est exclus à 95% CL pour MH±± < 220 GeV. / The ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus) experiment, a collaboration of more than 3,000 scientists worldwide, is conducting research at the Large Hadron Collider (LHC). It produced proton beam collisions at an energy in the center of mass of 7 TeV in 2011 and 8 TeV in 2012, period called Run1 and representing 20.3 fb-1 of integrated luminosity, then in 2015 and 2016 at 13 TeV for Run 2 with 36.1 fb-1. The ATLAS general purpose detector has a rich potential for accurate Standard Model (SM) measurements and the search for new physics phenomena. Two physics analyzes are presented here. The first is to search the Run 1 data for tri-bosons production, W ± W ± W∓, totally or partially decayed into leptons and to study abnormal quartic gauge coupling (aQGC). The number of observed events is consistent with the SM predictions. The observed upper limit at 95% CL on the W ± W ± W∓ SM cross section is 730 fb with an expected limit of 560 fb in the absence of W ± W ± W∓ production. The second analysis presented is the search for the doubly charged Higgs boson carried out on the Run 2 data. This boson is predicted by a model that extends the SM to allow massive neutrinos. This model introduces several Higgs bosons, one of which is the H ±±. The case where this latter decays in bosons W with a final state with two leptons of the same charge is more particularly studied. The estimated total background is in agreement with the data and no significant excess is observed. Upper limits are deduced and the model considered is excluded at 95% CL for MH ±± <220 GeV.

L’obésité est aujourd’hui un problème de santé publique important qui touche particulièrement les femmes ménopausées. En effet, suite à la ménopause, les femmes subissent de nombreux changements au niveau hormonal. Ces changements sont associés à une diminution de la masse maigre (MM) et une augmentation de la masse grasse (MG) totale et abdominale. D’autre part, un déséquilibre positif entre les apports et la dépense énergétique est un facteur contribuant au développement de l’obésité. Ce dernier est dû à l’interaction de plusieurs médiateurs comme les facteurs génétiques, environnementaux et sociaux. La mesure de la dépense énergétique (DETQ) joue un rôle important dans la prévention et le traitement de l'obésité. La DETQ est la somme de trois composantes principales à savoir le métabolisme de repos (MR), l’effet thermique des aliments et la dépense énergétique liée aux activités physiques (DEAP). Les méthodes pour la quantifier ou l’estimer varient grandement [questionnaires, surveillance physiologique (fréquence cardiaque et température corporelle), accéléromètrie, calorimétrie directe, calorimétrie indirecte : chambre respiratoire et eau doublement marquée]. Ces méthodes ont des avantages et des limites; lesquelles affectent leur utilisation en clinique. Sur la base de ces observations, il est primordial de développer de nouveaux outils cliniques peu couteux et simples à utiliser afin de quantifier avec plus de précision la DETQ. Dans cet ordre d’idée, des analyses secondaires ont été effectuées sur la base des données de l'étude MONET (137 femmes ménopausées, obèses et sédentaires) afin de déterminer si la DETQ pouvait être estimée à partir du coût métabolique sur vélo stationnaire. Des mesures de la composition corporelle par absorptiométrie double énergie à rayons X (DXA), du MR (calorimétrie indirecte), de la DETQ (eau doublement marquée) et du coût métabolique sur vélo stationnaire (calorimétrie indirecte à 25, 50, 75 et 100W). Nos résultats indiquent une corrélation positive entre le poids corporel et la DETQ (r= 0,54, p ≤ 0,01), le MR (r= 0,71, p ≤ 0,01) et la DEAP (r= 0,21, p ≤ 0,05). Ainsi qu’une corrélation négative entre l’âge et la DETQ (r= -0,19, p ≤ 0,05) et la DEAP (r=-0,18, p ≤ 0,05). Aucune corrélation entre le coût métabolique aux différentes intensités n’a été observée avec la DEAP. Par contre, le VO[indice inférieur 2] max de réserve était corrélé à la DETQ (r= 0,38, p ≤ 0,01), à la DEAP (r= 0,21, p ≤ 0,05) et au MR (r= 0,40, p ≤ 0,01). Les résultats de la régression linéaire multiple indiquent que le poids, l’âge et le VO[indice inférieur 2] max de réserve expliquaient 39,5% de la variance observée de la DETQ (p ≤ 0,01). La présente étude indique que le coût métabolique sous-maximal sur vélo stationnaire ne prédit pas la DETQ dans notre cohorte. Le poids, l’âge ainsi que le VO[indice inférieur 2] max de réserve sont les meilleurs prédicteurs de la DETQ, avec 39,5 % de la variance expliquée. D’autres études sont nécessaires pour confirmer nos résultats et pour identifier de meilleurs prédicteurs cliniques de la DETQ.

Cette thèse présente une nouvelle étude ayant pour but de contraindre la contribution du gluon au spin 1/2 du nucléon. Cette analyse se place dans le cadre théorique de la pQCD colinéaire pour calculer des asymétries de section efficaces pour des hadrons inclusifs à grande impulsion transverse (pT>1 GeV/c) dans le régime de photoproduction quasi-réel (Q^2<1 GeV^2). Ces calculs sont réalisés jusqu'à NLO (Next-to-Leading Order) avec une inclusion prévue de resommation des gluons au seuil jusqu'à NLL (texit{Next-to-Leading Logarithm}), qui n'est pour l'instant fait que pour le cas non-polarisé. Cela rend les asymétries sensibles non seulement à la fusion photon-gluon ("gamma^* g") mais aussi à des processus de photon résolu tel que "q g" ou "g g".La mesure des asymétries est réalisée pour toutes les données de COMPASS de 2002 à 2011 avec un faisceau de muons polarisés à 160-200 GeV diffusé sur une cible de deuterium (LiD de 2002 à 2006) ou de proton (NH3 pour 2007 et 2011). Ces asymétries sont présentées en fonction de pT et de la pseudorapidité eta (pT dans [1,4] avec <pT^2> = 3 (GeV/c)^2, et eta dans [-0.1,2.4]).Les calculs de resommation n'étant pas terminés pour le cas polarisé, les mesures sont seulement comparés aux calculs théoriques en utilisant différents jeux de parametrisations de fonctions de distribution de parton polarisées ayant des valeurs de DeltaG assez étendues. Ces comparaisons sont ensuite utilisées pour évaluer le DeltaG des mesures.De façon complémentaire à cette analyse, une étude sur de nouveaux détecteurs, les pixel Micromegas, servant à pister le passage des particules, a été réalisée. Après certaines calibrations, ces détecteurs montrent des résultats prometteurs aussi bien en terme d'éfficacité qu'en terme de résolution temporelle et spatiale. / This thesis presents a new study aiming at constraining the gluon contribution DeltaG to the 1/2 nucleon spin. The collinear pQCD theoretical framework, on which it is based, deals with asymmetries calculated from cross-sections for single inclusive hadron in the regime of quasi-real photoproduction (Q^2<1 GeV^2) at high hadron transverse momentum (pT>1 GeV/c). These calculations are done up to Next-to-Leading order with a foreseen inclusion of Next-to-Leading logarithm threshold gluon resummation, only performed for the unpolarised cross-sections yet. This makes the asymmetries sensitive to the gluon polarisation not only through Photon Gluon Fusion ("gamma^* g") but also through resolved photon processes such as "q g" or "g g".The measurement of the asymmetries is performed for all the COMPASS data available from 2002 to 2011 with a polarised muon beam at 160-200 GeV scattered off a longitudinally polarised target of deuteron (LiD for 2002-2006) or proton (NH3 for 2007 and 2011). The asymmetries are presented in bins of pT and of pseudorapidity eta (p_T in [1,4]$ with <p_T^2> = 3 (GeV/c)^2, and eta in [-0.1,2.4]).Since the resummation calculations are not completed yet for the polarised case, the measurements are only compared with theoretical calculations using different parametrisation sets of polarised Parton Distribution Functions with a large range of different DeltaG. This comparison is then used to evaluate the DeltaG of these measurements.Complementary to this analysis, a study of new tracking detectors, the pixelised Micromegas, is performed. After calibration, it shows promising efficiencies and time and spatial resolutions.

Ce mémoire consiste en l’étude du comportement dynamique de deux oscillateurs FitzHugh-Nagumo identiques couplés. Les paramètres considérés sont l’intensité du courant injecté et la force du couplage. Juqu’à cinq solutions stationnaires, dont on analyse la stabilité asymptotique, peuvent co-exister selon les valeurs de ces paramètres. Une analyse de bifurcation, effectuée grâce à des méthodes tant analytiques que numériques, a permis de détecter différents types de bifurcations (point de selle, Hopf, doublement de période, hétéroclinique) émergeant surtout de la variation du paramètre de couplage. Une attention particulière est portée aux conséquences de la symétrie présente dans le système. / We study the dynamical behaviour of a pair of identical, coupled FitzHugh-Nagumo oscillators. We determine the parameter values leading to the existence of up to five equilibrium solutions, and analyze the asymptotic stability of each one. A combination of analytical and numerical techniques is used to analyze the numerous bifurcations (saddle-node, Hopf, period-doubling, heteroclinic) occurring as parameters, most notably the coupling strength, are varied, attention being paid to the rôle played by symmetries in the system.

Le travail scientifique présenté dans cette thèse s’appuie sur des collisions proton proton, à 13 TeV dans le centre de masse, produite par le grand collisionneur de Hadron (LHC) et enregistrées entre 2015 et 2017 par le détecteur ATLAS. Après une brève introduction sur le programme de physique du LHC, le premier chapitre donne un aperçu complet du contexte et des motivations théorique. Ensuite une description complète du détecteur ATLAS et plus généralement de l’ensemble expérimental est donnée. Le troisième chapitre traite d’une des mesures des performances du calorimètre électromagnétique ATLAS, à savoir l’étude des efficacités identification électronique à l’aide de W se désintégrant en électrons et neutrinos.Dans les chapitres suivants, le coeur de cette thèse, la recherche et l’étude de la production associée de boson de Higgs avec une paire de quark top, appelée production ttH, est traitée dans le schéma du modèle Standard et au-delà. L’observation de la production ttH avec le détecteur ATLAS a été récemment annoncée en 2018 et représente une étape importante pour le domaine de la physique des hautes énergies. Afin d’élargir le spectre de cette analyse tth au-delà du SM, cet état final du canal 4L a aussi été étudié dans le cadre de la recherche de bosons de Higgs doublement chargés se désintégrant en W$^{\pm}$W$^{\pm}$, H$^{\pm \pm} \rightarrow $ W$^{\pm}$W$^{\pm}$. En conclusions, les perspectives sur les futurs résultats scientifiques dans le modèle Standard (SM) ainsi que au-delà de SM (BSM) qui pourraient être atteint en utilisant les statistiques complètes des Run1 et Run2 combinés sont donnés. / The scientific work presented in this thesis is based on proton proton collision produced, at 13 TeV in the center of mass, created by the Large Hadron Collider (LHC) and recorded between 2015 and 2017 by the ATLAS detector.After a short introduction on the physics program at LHC, the first chapter gives a comprehensive overview of the theoretical context and motivation. Then a complete description of the ATLAS detector and more generally the experimental setup is given with a highlight on the different physics objects used in this research.The third chapter is dealing with a measure of the performances of the ATLAS electromagnetic calorimeter, namely the study of the electron identification efficiencies using W decaying into electrons and neutrinos events.In the following chapters, the core of this thesis work, the search and study of the associated Higgs boson production with top quark pair, so-called ttH production, within the Standard Model schema and beyond is treated. The observation for ttH production with the ATLAS detector recently announced in 2018 represents a significant milestone for the High-Energy Physics field. In order to broaden the spectrum of this ttH analysis beyond the SM, this 4L channel final states was also studied in the context of the search for doubly charged Higgs boson decaying into W±W±, H±±→W±W±.In conclusions, future prospects in Standard Model (SM) as well as Beyond SM (BSM) scientific results that could be reached using the full Run1 and Run2 combined available statistics are given.

La première partie traite de l'application des réseaux bayésiens en maintenance et propose une méthodologie de construction à partir d'avis d'experts. Pour évaluer les probabilités, le réseau est décrit par un modèle log-linéaire saturé. Des indices permettant l'analyse du réseau et l'identification des variables critiques sont donnés. Les actions de maintenance sont intégrées comme nouveaux noeuds du graphe. Une intégration du retour d'expérience est proposée par une inférence bayésienne, en quantifiant la confiance attribuée aux avis d'experts. La deuxième partie traite de la fiabilité dans un contexte doublement censuré. Nous étudions les propriétés asymptotiques des estimateurs du maximum de vraisemblance pour la loi de Weibull. Une inférence bayésienne est proposée avec des lois a priori informatives et non informatives. De plus, nous modélisons par des variables cachées un facteur humain, représentant des manques d'information lors d'opérations de maintenance et résolvons ce problème par maximum de vraisemblance et par une inférence bayésienne.

Ce mémoire consiste en l’étude du comportement dynamique de deux oscillateurs FitzHugh-Nagumo identiques couplés. Les paramètres considérés sont l’intensité du courant injecté et la force du couplage. Juqu’à cinq solutions stationnaires, dont on analyse la stabilité asymptotique, peuvent co-exister selon les valeurs de ces paramètres. Une analyse de bifurcation, effectuée grâce à des méthodes tant analytiques que numériques, a permis de détecter différents types de bifurcations (point de selle, Hopf, doublement de période, hétéroclinique) émergeant surtout de la variation du paramètre de couplage. Une attention particulière est portée aux conséquences de la symétrie présente dans le système. / We study the dynamical behaviour of a pair of identical, coupled FitzHugh-Nagumo oscillators. We determine the parameter values leading to the existence of up to five equilibrium solutions, and analyze the asymptotic stability of each one. A combination of analytical and numerical techniques is used to analyze the numerous bifurcations (saddle-node, Hopf, period-doubling, heteroclinic) occurring as parameters, most notably the coupling strength, are varied, attention being paid to the rôle played by symmetries in the system.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal