Une étude théorique et expérimentale sur la simple et double ionisation de petites molécules par impact électronique a été effectuée dans le présent travail. Des expériences de simple ionisation des trois orbitales de valence de l'ammoniac pour une énergie incidente de l'ordre de 600 eV ont été réalisées à Orsay (ISMO). Ces expériences, notées (e,2e), consistent à détecter les électrons diffusé et éjecté en coïncidence. Nous avons comparé les expériences correspondantes à des théories perturbatrices telles que la première approximation de Born : 1CW (One Coulomb Wave) et 1DW (One Distorted Wave). Ainsi que le modèle BBK (pour l'acronyme Brauner, Briggs and Klar). Nos résultats ont montré un accord raisonnable entre l'expérience et la théorie en ce qui concerne la distribution du lobe binaire. Par contre, le lobe de recul est largement sous-estimé. L'application du modèle BBK incluant la prise en compte des déphasages à courte portée est une intéressante perspective pour la description de l'ionisation simple de la molécule d'ammoniac. De même, nous avons étudié les processus d'ionisation du méthane par impact d'électrons. Pour la simple ionisation du méthane, nous avons fourni des approches théoriques pour décrire la distribution angulaire des sections efficaces doublement et triplement différentielle. Nos résultats ont été comparés aux expériences réalisées à Afyon en Turquie. Pour la double ionisation du méthane, nous avons réalisé des expériences (e,3-1e) (dans laquelle l'électron diffusé et un des éjectés sont détectés en coïncidence) pour la couche externe 1t2 à Orsay (ISMO). La théorie que nous avons appliquée est du premier ordre et ne peut pas décrire complétement les deux lobes. Par conséquent, le développement d'un modèle dans le cadre de la deuxième approximation de Born s'avère nécessaire. / A theoretical and experimental study on simple and double ionization of small molecules by electron impact is reported in the present work. Experiments of simple ionization of the three valence orbitals of ammonia with an incident energy of about 600 eV were performed in Orsay (ISMO). These experiments, named (e,2e), consist in the detection of the scattered and ejected electrons in coincidence. We compared the correspondent experiments to perturbative theories such as first Born approximation: 1CW (One Coulomb Wave) and 1DW (One Distorted Wave). In addition to the BBK model (for the acronym Brauner, Briggs and Klar). Our results show a reasonable agreement between the experiment and the theory concerning the distribution of the binary lobe. On the contrary, the recoil lobe was largely under-estimated. The application of the BBK model by taking into account the short range phases will be an interesting perspective for the description of simple ionization of ammonia molecule. In addition, we studied the ionization process of methane by electron impact. For the simple ionization of methane, we developed theoretical approaches in order to describe the angular distribution of double and triple differential cross sections. Our results were compared to experimental data performed in Afyon in Turkey. For the double ionization of methane, we performed experiments for the external shell 1t2 in Orsay (ISMO) by using the (e,3-1e), during which the scattered and one of the two ejected electrons are detected in coincidence. The theory which we applied is of first order and it could not describe completely the two lobes. Consequently, the development of a second order model sounds necessary.

La première partie de cette thèse porte sur l'amélioration de l'algorithme de l'étape d'initiation de reconstruction des traces de hadrons et de muons au sein du trajectographe au silicium de l'expérience CMS. Les différentes étapes de mise au point et de tests, qui ont permis d'aboutir à la qualification de ce nouvel algorithme en tant que méthode standard d'initiation de la reconstruction des traces, sont présentées dans ce document.La deuxième partie concerne la mise en place d'une méthode alternative de mesure de la section efficace de production des paires top-antitop dans l'expérience CMS lors du démarrage du LHC. Cette analyse est effectuée à partir du canal de désintégration semi-muonique avec au moins un muon supplémentaire provenant d'un des quarks bottom et a été réalisée en simulation complète démontrant ainsi la possibilité d'une “redécouverte” possible du quark top avec 5 pb-1. Les 2.4 pb-1 de données réelles obtenues à la fin du mois d'Août m'ont permis d'observer les premières paires top-antitop et d'effectuer une première mesure de section efficace : 171±77(stat.) ±27(syst.) pb / The first part of this thesis is about the improve made to the seeding algorithm of track reconstruction for the hadrons and the muons in the silicon tracker of the CMS experiment. The different stages from the creation to the tests, which allowed us to qualify this new algorithm as the standard seeding for tracks reconstruction, are presented in this document. The second part is dedicated to the creation of an alternative method to measure the cross-section of the top-antitop pairs production in the CMS experiment at the LHC launch. This analysis has been made using the channel of the semi-muonic decay with at least one another muon coming from a bottom quark and has been studied on full simulation showing the feasibility to “re-discover” the top quark with 5 pb-1. The 2.4 pb-1 of data collected by the end of august have allowed me to observe the first top-antitop pairs and to make the first cross-section measurement: 171±77(stat.) ±27(syst.) pb.

Cette thèse est consacrée à l'étude expérimentale par spectroscopie de photoluminescence de nanotubes de carbone nus et fonctionnalisés. Les nanotubes étant formés exclusivement d'atomes de surface, leurs propriétés optiques peuvent être grandement altérées, mais aussi contrôlées, par interaction avec l'environnement physico-chimique. Un dispositif de microscopie confocale à l'échelle de l'objet unique et à température cryogénique est développé pour l'étude de la luminescence de nanotubes déposés sur substrat. La variété des profils spectraux observés est interprétée en terme d'un couplage entre excitons localisés et phonons acoustiques unidimensionnels dont le spectre peut être altéré aux basses énergies. Ce mécanisme explique notamment l'observation originale de raies très fines, de largeur inférieure à 500 µeV. La fonctionnalisation non-covalente des nanotubes par des molécules de colorants (porphyrines) introduit une nouvelle voie d'excitation optique par un transfert d'énergie très efficace. Le suivi physico-chimique de la réaction d'adsorption nous informe sur la couverture et l'affinité des molécules sur les nanotubes. Une étude de photoluminescence sur composés uniques résolue en polarisation montre une forte anisotropie du transfert d'énergie gouvernée par des effets d'antenne à proximité du nanotube. Enfin, le colorant peut être utilisé comme cellule d'absorption de référence pour évaluer la section efficace d'absorption des nanotubes. Une nette évolution avec l'angle chiral de l'espèce est notamment observée pour l'absorption à la résonance optique S22. / This manuscript presents an experimental study on pristine and functionalized single-wall carbon nanotubes by means of photoluminescence spectroscopy. Due to nanotubes original one-layer structure, the physico-chemical environment can greatly alter their optical properties, introducing in the same time a way to control these properties. Luminescence signals from single substrate desposited nanotubes are studied with a home-made confocal microscope at cryogenic temperatures. The large variety of observed spectral profiles is interpreted in term of an unified coupling between localized excitons and unidimensionnal acoustic phonons. In particular, a local gap in the low energy phonon spectrum leads to narrow lines with width lower than 500 µeV. Nanotubes non-covalently functionalized with dye molecules (porphyrins) show an original absorption feature at 2.8 eV involving a very efficient energy transfer. Molecules coverage and affinity on the nanotube wall are evaluated from the adsorption thermodynamic equilibrium. A polarized photoluminescence study at the single compound scale reveals that the energy transfer shows strong anisotropy owing to antenna effects in the vicinity of the nanotube. Finally, the dye molecule can be used as an absorptive unit cell to calculate the absorption cross section of carbon nanotubes. A clear evolution is found at the S22 optical resonance with respect to the chiral angle of the species.

Le Modéle Standard (MS), actuelle théorie fondamentale de la physique des particules, fournit une description des particules élémentaires et de plusieurs interactions fondamentales : les forces électromagnétique, forte et faible. Au Centre Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN), des scientifiques du monde entier cherchent à com- prendre les lois fondamentales régissant l’Univers. LHC (Large Hadron Collider), pour les faire entrer en collision au centre des détecteurs et obtenir des indications quant à la manière dont les particules interagissent et ainsi appréhender les lois fondamentales de la nature. L’expérience ATLAS(roidalLhcApparatuS), couvre un large spectre de mesures physiques, incluant des mesures de précision du MS, la recherche du boson de Higgs, ou de trace de nouvelle physique. L’expérience CMS a un programme similaire. Les événements W+W−sont sélectionnés à partir de trois états finaux : ee, eµ, and µµ. Afin de réduire le bruit de fond, constitué principalement de processus Drell-Yan ou de paires t¯t, une coupure est appliquée sur l’énergie transverse manquante, et les événements contenant des jets hadroniques satisfaisant certains critères de sélection sont rejetés. Les principaux bruits de fonds résiduels, essentiellement des processus W+jets, top, Z+jets, sont estimés à l’aide de modèles établis à partir des données observées (méthodes data driven). Ces méthodes d’estimation sont validées en les comparants à d’autres méthodes indépendantes. La section efficace mesurée est 71.0+1.1−1.1(stat)+5.7−5.0(syst)+2.1−2.0(lumi) pb, en accord avec la prédiction NNLO du MS de 63.2+2.0−1.8pb. / The Standard Model (SM), actual fundamental theory for particle physics, provides a description of the elementary particles and the fundamental interactions: the electromagnetic, weak and strong forces. At the European Organization for Nuclear Research (CERN), physicists and engineers from all over the world are searching to understand the fundamental laws of the universe. It is at CERN that the world's largest and most sophisticated experimental instruments have been built, to accelerate particles at the energy of 3.5-4 TeV with the Large Hadron Collider (LHC). A Toroidal LHC ApparatuS (ATLAS), one of the four main detectors at LHC. In ATLAS, di-boson production is one of the most important electro-weak processes.The electro-weak sector of the SM, as well as the strong interactions, can be tested through the precision measurements of the $W^+W^-$ production cross section. A measurement of the $W+W-$ production cross section in 8 TeV center of mass proton-proton collisions is presented here from data collected with the ATLAS detector at the LHC for a total integrated luminosity of 20.3 fb^-1. The W+W- events are selected with 3 final states: ee, emu, and mumu. In order to suppress the background contamination, mainly from the Drell-Yan and ttbar processes, a cut on missing transverse energy is applied and events with hadronic jets satisfying appropriate selection criteria are rejected. The major backgrounds, mainly including W +jets, top and Z+jets, are estimated by data driven technique. The measured cross section is 71.0+1.1−1.1(stat)+5.7−5.0(syst)+2.1−2.0(lumi) pb, which is consistent with SM Next-to-Next-Leading-Order prediction of 63.2+2.0-1.8 pb.

L’accès aux données de base, que sont les sections efficaces, constitue le principal goulot d’étranglement aux performances dans la résolution des équations du transport neutronique par méthode Monte Carlo (MC). Ces sections efficaces caractérisent les probabilités de collisions des neutrons avec les nucléides qui composent le matériau traversé. Elles sont propres à chaque nucléide et dépendent de l’énergie du neutron incident et de la température du matériau. Les codes de référence en MC chargent ces données en mémoire à l’ensemble des températures intervenant dans le système et utilisent un algorithme de recherche binaire dans les tables stockant les sections. Sur les architectures many-coeurs (typiquement Intel MIC), ces méthodes sont dramatiquement inefficaces du fait des accès aléatoires à la mémoire qui ne permettent pas de profiter des différents niveaux de cache mémoire et du manque de vectorisation de ces algorithmes.Tout le travail de la thèse a consisté, dans une première partie, à trouver des alternatives à cet algorithme de base en proposant le meilleur compromis performances/occupation mémoire qui tire parti des spécificités du MIC (multithreading et vectorisation). Dans un deuxième temps, nous sommes partis sur une approche radicalement opposée, approche dans laquelle les données ne sont pas stockées en mémoire, mais calculées à la volée. Toute une série d’optimisations de l’algorithme, des structures de données, vectorisation, déroulement de boucles et influence de la précision de représentation des données, ont permis d’obtenir des gains considérables par rapport à l’implémentation initiale.En fin de compte, une comparaison a été effectué entre les deux approches (données en mémoire et données calculées à la volée) pour finalement proposer le meilleur compromis en termes de performance/occupation mémoire. Au-delà de l'application ciblée (le transport MC), le travail réalisé est également une étude qui peut se généraliser sur la façon de transformer un problème initialement limité par la latence mémoire (« memory latency bound ») en un problème qui sature le processeur (« CPU-bound ») et permet de tirer parti des architectures many-coeurs. / Monte Carlo (MC) neutron transport simulations are widely used in the nuclear community to perform reference calculations with minimal approximations. The conventional MC method has a slow convergence according to the law of large numbers, which makes simulations computationally expensive. Cross section computation has been identified as the major performance bottleneck for MC neutron code. Typically, cross section data are precalculated and stored into memory before simulations for each nuclide, thus during the simulation, only table lookups are required to retrieve data from memory and the compute cost is trivial. We implemented and optimized a large collection of lookup algorithms in order to accelerate this data retrieving process. Results show that significant speedup can be achieved over the conventional binary search on both CPU and MIC in unit tests other than real case simulations. Using vectorization instructions has been proved effective on many-core architecture due to its 512-bit vector units; on CPU this improvement is limited by a smaller register size. Further optimization like memory reduction turns out to be very important since it largely improves computing performance. As can be imagined, all proposals of energy lookup are totally memory-bound where computing units does little things but only waiting for data. In another word, computing capability of modern architectures are largely wasted. Another major issue of energy lookup is that the memory requirement is huge: cross section data in one temperature for up to 400 nuclides involved in a real case simulation requires nearly 1 GB memory space, which makes simulations with several thousand temperatures infeasible to carry out with current computer systems.In order to solve the problem relevant to energy lookup, we begin to investigate another on-the-fly cross section proposal called reconstruction. The basic idea behind the reconstruction, is to do the Doppler broadening (performing a convolution integral) computation of cross sections on-the-fly, each time a cross section is needed, with a formulation close to standard neutron cross section libraries, and based on the same amount of data. The reconstruction converts the problem from memory-bound to compute-bound: only several variables for each resonance are required instead of the conventional pointwise table covering the entire resolved resonance region. Though memory space is largely reduced, this method is really time-consuming. After a series of optimizations, results show that the reconstruction kernel benefits well from vectorization and can achieve 1806 GFLOPS (single precision) on a Knights Landing 7250, which represents 67% of its effective peak performance. Even if optimization efforts on reconstruction significantly improve the FLOP usage, this on-the-fly calculation is still slower than the conventional lookup method. Under this situation, we begin to port the code on GPGPU to exploit potential higher performance as well as higher FLOP usage. On the other hand, another evaluation has been planned to compare lookup and reconstruction in terms of power consumption: with the help of hardware and software energy measurement support, we expect to find a compromising solution between performance and energy consumption in order to face the "power wall" challenge along with hardware evolution.

Ce travail matérialise la fin d’une formation doctorale en Administration et politique scolaires dans le cadre d’études avancées en Sciences de l’éducation. Il présente les résultats d’une recherche sur les facteurs explicatifs du rendement scolaire de l’enseignement primaire aux îles Comores. L’objet de cette étude s’enracine dans la continuité de nombreuses recherches ayant porté sur le problème des rendements scolaires dans les pays en voie de développement. Quelle est la part de responsabilité des enseignants dans l’explication de la réussite ou de l’échec scolaire au primaire aux Comores ? Quel effet les enseignants des écoles primaires des Comores exercent-ils, par le biais de leurs caractéristiques sociales et professionnelles et leurs pratiques pédagogiques, sur le rendement scolaire des élèves ? Qu’advient-il de l’effet de ces caractéristiques et pratiques lorsqu’on prend en compte d’autres facteurs contextuels (taille de la classe, possession de craie, qualité du tableau noir, proportion de mères analphabètes et proportion d’élèves s’abstenant de prendre le petit déjeuner) ? Telles sont les questions qui ont constitué la base de ce travail de recherche. Pour le cadre théorique de l’étude, nous nous sommes inspiré du modèle de Anderson sur l’amélioration de l’efficacité des enseignants (1992). En nous fondant sur ce modèle théorique, nous avons conçu un cadre d’analyse tiré de la fonction de production en éducation. L’étude a porté sur un échantillon effectif de 234 enseignants de la fin du cycle de l’enseignement primaire. L’outil de recherche utilisé est le questionnaire et l’approche générale demeure de type quantitatif. La moyenne annuelle pour l’année scolaire 1997-1998 pour chaque classe tenue par les 234 institutrices et instituteurs a servi pour mesurer le rendement scolaire des élèves. Les résultats de l’analyse de régression multiple montrent que sur dix huit (18) variables explicatives, seulement trois, dont la participation des élèves (Beta = 0,243), la proportion d’élèves s’abstenant de prendre le petit déjeuner avant de se rendre en classe (Beta= -0,273) et la proportion de mères analphabètes (Beta = -0,173), se sont avérées prédictrices du rendement scolaire. Les enseignants influencent donc le rendement des élèves par leurs pratiques pédagogiques dans un contexte où les variables culturelles et économiques continuent de peser lourdement sur les performances scolaires. Il ressort que la mise en relation simultanée de l’ensemble des variables explicatives avec la variable dépendante, i.e. le rendement scolaire, permet d’expliquer 22,7% de la variation des performances scolaires au dernier cycle du primaire aux Comores. Même si ces résultats n’apportent qu’un pourcentage d’explication relativement faible (22,7%) par rapport à ce que l’on peut découvrir dans d’autres études du genre, ils permettent d’ouvrir un nouveau pan de la recherche sur les déterminants du rendement scolaire dans ce pays.

L’existence de physique au-delà du modèle standard semble de plus en plus évidente, notamment en raison d’observations d’anomalies dans plusieurs phénomènes. De plus, certains phénomènes tels que la matière noire, la gravité et l’asymétrie baryonique dans l’univers sont inexpliqués. Ce mémoire s’intéresse à la recherche de nouvelle physique à basse énergie par l’approche des EFT et se penche sur les prédictions à basse énergie d’une EFT en particulier : la SMEFT. Le premier article présenté s’intéresse aux anomalies présentes dans les données expérimentales liées aux mésons B et teste les prédictions de la SMEFT pour la désintégration b → cτν jusqu’à la dimension massive 6. Le but est de vérifier si la symétrie du modèle standard, soit SU(3)_C × SU(2)_L × U(1)_Y, est réalisée linéairement à haute énergie par la nouvelle physique. Le deuxième article détermine les relations de correspondance entre les opérateurs LEFT jusqu’à la dimension massive 6 et les opérateurs SMEFT jusqu’à la dimension massive 8. / The existence of physics beyond the Standard Model seems more and more obvious, partially because of observations of anomalies in many phenomena. Moreover, some phenomena such as dark matter, gravity and the baryon asymmetry in the universe are unexplained. This thesis addresses the search of New Physics at low energies using the EFT approach and looks into the predictions of low-energy predictions of one EFT in particular: SMEFT. The first paper presented addresses anomalies present in experimental data related to B mesons and tests the predictions of SMEFT for b → cτν decays up to mass dimension 6. The goal is to check if the Standard Model symmetry, being SU(3)_C × SU(2)_L × U(1)_Y, is linearly realized at high energy by the New Physics. The second paper determines the matching conditions between LEFT operators up to mass dimension 6 and SMEFT operators up to mass dimension 8.

Dans les milieux ionisés existe un grand nombre d’espèces chimiques. Beaucoup sont en quantité minoritaire mais jouent pourtant, par leur grande réactivité, un rôle essentiel dans les processus de transformation chimique. Cette étude s’intéresse à la structure et à la dynamique des ions moléculaires, ainsi qu’aux collisions réactives pour des systèmes intervenant dans les atmosphères planétaires et dans le milieu interstellaire, comme les réactions mettant en jeu le monoxyde de carbone. Des modélisations numériques sont nécessaires à la préparation des expériences de fusion thermonucléaire. Enrichis par les résultats expérimentaux, concernant les ions d’hydrocarbures tels que le méthane, ils fournissent une aide pour l'interprétation des phénomènes observés dans les tokamaks. L’identification des réactions physiques à l’origine de la présence de particules dans le plasma est une étape importante afin de comprendre les environnements ionisés. Les systèmes examinés à Louvain-la-Neuve sont donc choisis pour leur intérêt immédiat en astrophysique ou en physique des plasmas. Alors que la connaissance des processus d'ionisation par impact d'électrons d’espèces atomiques ou ioniques simples est bien établie, ce n’est pas encore le cas lorsque la cible primaire est un ion moléculaire. L'existence d'au moins un degré de liberté supplémentaire rend possible la dissociation de l'ion moléculaire initial en plusieurs fragments, une partie de l’énergie potentielle est alors transférée sous forme d’énergie cinétique aux produits. En conséquence, ceux-ci sont généralement distribués dans de larges gammes angulaire et énergétique. L’analyse fine des distributions permet d’étudier les détails de la collision électronique. L’expérience a pour thématique majeure la mesure des sections efficaces absolues en fonction de l’énergie des électrons projectiles incidents, pour des réactions impliquant des espèces ioniques polyatomiques. L’observation des seuils de réaction et de l’énergie cinétique des fragments permet de déterminer la zone de Franck-Condon accessible et les états moléculaires impliqués dans les processus considérés. Les travaux réalisés au laboratoire ont démontré que l'appareillage existant est bien approprié à ce type d’étude. A un niveau plus fondamental, l’examen comparatif minutieux des présentes mesures, des résultats issus d’autres expériences et des prédictions des formalismes semi-empiriques, permet d’améliorer la connaissance des phénomènes collisionnels.

Cette thèse consiste en une étude préparatoire de la mesure du rapport alpha de l'233U entre 1eV et 10keV, facteur nécessaire pour calculer le pouvoir de régénération de réacteurs basés sur le cycle 232Th/233U. Cette mesure peut être effectuée au LPSC, sur la plateforme PEREN qui est composée d'un spectromètre à temps de ralentissement au plomb couplé à un GEnérateur de NEutrons Pulsé Intense (GENEPI). Les taux de capture et de fission sont mesurés grâce à 8 scintillateurs YAP utilisés en coïncidence et entourant une chambre à fission. Des mesures préliminaires sur l'235U ont présenté un rapport signal sur bruit très faible malgré les améliorations successives apportées. Les contributions du bruit de fond ont été comprises et quantifiées expérimentalement et via des simulations (MCNP et GEANT4). Il est cependant indispensable d'améliorer le rapport signal sur bruit d'au moins un ordre de grandeur pour obtenir la capture d'un élément fissile sur un tel dispositif expérimental.

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