Supersymmetry is an attractive extension of the standard model of particle physics. It associates to every bosonic degree of freedom a fermionic one and vice versa. Supersymmetry unifies the coupling constants of the electromagnetic, weak and strong forces at a high scale and provides a candidate for the elusive dark matter. Supersymmetry could be discovered at the LHC, the proton--proton collider at CERN which has started operations in 2008. The LHC is foreseen to have a center--of--mass energy of 14~TeV, opening up a new mass range to be explored to search for supersymmetric particles with the ATLAS and CMS experiments. The development and production of electronics for these detectors has been a challenge, e.g. for the readout board for the electromagnetic calorimeter. Reconstructing the physics events with the best precision, in particular the reconstruction and identification of electrons and photons in the large QCD background has been prepared in extensive test beam studies and Monte Carlo simulations. If the Higgs boson and supersymmetry are discovered, the properties of the (s)particles such as the masses, branching ratios must be measured precisely, either at the LHC or at a future e+e- linear collider. The SFitter project aims to determine the underlying theoretical model parameters from the correlated experimental measurements including theoretical errors. The methods are applied to the extraction of the fundamental parameters of supersymmetry as well the measurement of the Higgs boson couplings at the LHC. The extrapolation of the supersymmetric parameters from the weak scale to the Grand Unification Scale could provide the basis towards the inclusion of gravity.

Les états quantiques du neutron dans le champ de pesanteur offrent une situation unique ou on mesure un phénomène quantique associe à la gravitation. Les neutrons qui rebondissent sous l'effet de la pesanteur au dessus d'un miroir parfait voient leur énergie restreinte à prendre des valeurs discrètes. Le projet GRANIT vise a mesurer précisément les niveaux d'énergie. Une méthode originale de mesure de l'énergie de transition entre deux états quantiques est proposée, ce sera la première phase du projet GRANIT. Sa faisabilité est démontrée et les paramètres du dispositifs sont optimises. La sensibilité de GRANIT à une hypothétique interaction supplémentaire entre le neutron et le miroir est analysée. Le potentiel de découverte est compare à celui d'autres expériences utilisant des neutrons. Notamment, l'utilisation d'un spectrometre dédié à la mesure du moment dipolaire électrique du neutron pour rechercher une nouvelle interaction dépendant du spin sera discutée.

Neutrino oscillations, the baryon asymmetry and dark matter are important evidences of new physics beyond the Standard Model. Neutrino oscillations imply neutrino masses and a lepton mixing matrix that can contribute to flavour violating processes and CP violation at low energies, accessible to next experiments, and to the CP violation necessary for baryogenesis. Among the most interesting implications, is flavour violation in the lepton sector, but it has only been observed in neutrino oscillations. By analogy with quarks, it is then possible to deduce a principle of minimal flavour violation for leptons. Since such formulation is not straightforward in the lepton sector, we discuss dierent possibilities. Then we propose a definition which could be applied to various models and could help us in selecting between the possible neutrino mass generating mechanisms. Furthermore, if the seesaw mechanism describes neutrino masses, we can have a natural explanation to the baryon asymmetry of the universe with leptogenesis. In the context of leptogenesis including flavour effects, we demonstrate that the baryon asymmetry of the universe is insensitive to the low energy CP violating phases. This study is performed in the minimal extension of the Standard Model, with the introduction of 3 right-handed neutrinos and type-1 seesaw, only, and it is extended, in a following study, to the supersymmetric case. Since the seesaw parameter space is quite large, the numerical study is developed with the Markov Chain Monte Carlo method. In relation to dark matter, we study a scenario with very weakly coupled candidates and their production through the decay of a charged long-lived scalar particle. We compute the scalar particle number density, evaluating its gauge interactions, and compare it with Big-Bang Nucleosynthesis bounds. Then, we apply our results to the Minimal Supersymmetric Standard Model scenario with axino or gravitino as Lightest Supersymmetric Particle and stau or stop as Next to Lightest Supersymmetric Particle.

Le premier chapitre contient un bref rappel sur la physique des saveurs lourdes dans le Modèle Standard, et conclut par une description succinte de l'approche statistique utilisée dans CKMfitter.<br /> Le chapitre suivant évoque la violation de CP dans le secteur des kaons : sont traitées les contraintes sur la matrice CKM provenant des mesures de εK, ε′/ε, ainsi que l'´état des lieux et les perspectives sur la recherche des modes rares K+→π+νν et<br />KL→π0νν ; ce chapitre conclut par une étude prospective pour estimer le potentiel de<br />physique des kaons dans le cadre du modèle CKM. <br />Suivent deux chapitres décrivant des analyses de physique dans l'expérience BaBar : est d'abord présentée en détail l'analyse en amplitudes du mode B0 → K+π−π0 ; suit un état des lieux plus succint sur l'analyse en amplitudes dépendantes du temps du mode<br />B0 → K0π+π−, qui a déj`a fourni des résultats préliminaires à l'été 2007. La discussion est ensuite complétée par une description qualitative sur un projet d'étude combinée des contraintes sur la matrice CKM provenant des modes B → Kππ.

pas de résumé

Cette thèse a comme but la préparation à la recherche du boson de Higgs dans le canal diphoton au LHC, avec le détecteur ATLAS. <br /><br />Les problématiques qui sont étudiées s'articulent autour de la reconstruction du vertex H en deux photons, avec l'aide du calorimètre électromagnétique et du détecteur interne, et de la résolution en masse invariante diphoton.<br /><br />Des simulations différentes du détecteur ATLAS et les effets de la quantité de matière et des désalignements ont été étudiés. Des problématiques de calcul de la signification statistique ont également été discutées et le potentiel de découverte pour une basse luminosité integrée a été évalué.<br /><br />Une partie de la thèse se place dans le cadre des données CSC qui utilisent la plus récente simulation du détecteur ainsi que des méthodes de reconstruction mises au point et qui servent à effectuer une mise à jour de l'analyse effectuée par ATLAS. Toutes les étapes du traîtement du signal et du bruit de fond ont été discutées. Finalement on s'attend à voir un signal de 3 sigma avec une luminosité integrée de 10 fb-1

Nous avons présenté dans cette habilitation à diriger des recherches une étude détaillée des désintégrations hadroniques des mésons B en résonance charmonium et kaon B→(J/ψ,ψ(2S),χc0,χc1,χc2)K(*). La description phénoménologique de ces désintégrations est rendue difficile par l'échange de gluons entre les particules de l'état final. L'hypothèse de factorisation, basée sur le principe de transparence de couleur, est fréquemment utilisée pour décrire ce type de processus. Nos mesures ont non seulement confirmé la non validité de cette hypothèse dans sa forme la plus simple (factorisation naive), mais ont aussi permis de quantifier les contributions non factorisables. Pour les trois résonances J/ψ,ψ(2S) et χc1, nous avons effectué la première mesure globale des rapports d'embranchement. La plupart de nos valeurs sont les plus précises publiées à ce jour. Nous avons aussi effectué la première analyse angulaire complête des trois résonances dont nous avons extrait la fraction de polarisation longitudinale. Nous avons confirmé les résultats précédents, avec une bien meilleure précision. La présence de phases fortes dans l'état final a aussi été confirmée par la mesure du décalage de près de 9 déviations standards par rapport à zéro de la différence δ║−δ⊥. Nos résultats sur le χc0 sont compatibles avec des prédictions phénoménologiques basée sur la présence de fortes contributions non factorisables. Les résultats sur le χc2 sont en revanche en désaccord avec ces prédictions. Enfin, nous avons pu faire une recherche de violation de CP directe par la mesure des corrélations de triples produits. Nous avons observé aucun signe de violation de CP.

Dans le cadre de l'approximation MLLA de la Chromodynamique Quantique, nous calculons analytiquement, pour des jets hadroniques à très haute énergie, les distributions inclusives en fonction de l'impulsion transverse du hadron émergent, ainsi que les corrélations à 2 particules. Dans un premier temps, nous obtenons, pour le spectre inclusif et pour les corrélations, les solutions exactes des équations d'évolution partoniques, qui sont ensuites calculées à petit x dans l'approximation du ``spectre limite''. La méthode du col nous permet enfin de généraliser les résultats précédents au delà de cette limite. Nos résultats pour les distributions inclusives sont en très bon accord avec les données expérimentales (Tevatron), et améliorent très sensiblement ceux obtenus dans les travaux antérieurs pour les corrélations. La comparaison avec les données à venir (Tevatron, LHC) fournira un test supplémentaire de l'hypothèse de dualité locale parton-hadron, ainsi que de la nécessité éventuelle d'inclure des corrections d'ordre supérieur (next-to-MLLA).

Les projets de réacteurs du futur permettent l'utilisation de nouveaux combustibles et montrent leur capacité a incinérer des déchets nucléaires. Ils ont redonne de l'intérêt aux sections efficaces d'un grand nombre d'éléments dans une large gamme d'énergie. Les désaccords observes entre les bases de données requièrent de nouvelles mesures dans certains cas. Les mesures complètes des sections efficaces avec une résolution élevée réclament des temps importants de faisceau et d'analyse. Cependant il est possible de déterminer un bon profil de section efficace de capture dans la région d'énergie comprise entre 0,1eV et 30keV grâce a un spectromètre a temps de ralentissement au plomb associe a un générateur de neutrons pulse. Ces mesures ont été effectuées a l'ISN de Grenoble. Le flux de neutrons est mesure avec un détecteur de fissions a l'233U et un détecteur a gaz 3He puis compare a des simulations Monte Carlo (code MCNP) très précises du dispositif expérimental utilisant différentes bases de données du plomb. Nous avons montre par cette méthodologie que nous pouvons tester la section efficace de diffusion du plomb avec une précision de l'ordre de 1,5%. Les taux de capture, mesures avec un scintillateur CeF3 couple a un photomultiplicateur, sont compares a des simulations utilisant différentes bases de données pour les échantillons. Des matériaux de référence (Au, Ag, In, Ta) ont fait l'objet de mesures, des matériaux présents dans les c?urs de réacteurs ont pu être testes: 232Th, U, 99Tc, ainsi que des matériaux de structure: W, Mo, Ni, Mn. La précision sur la validation des bases de données est de 5%. Ces tests sont enrichis par des mesures sur plusieurs épaisseurs de cible. Les accords et les désaccords des bases de données avec l'expérience sont systématiquement décrits. Enfin, pour certains éléments, une table de correction de la section efficace de capture extraite de la base de données appropriée est proposée, nous en présentons les résultats.

L'étude des noyaux loin de la stabilité est constitutive de l'histoire de la physique nucléaire dès son origine, et connaît un essor considérable. Parmi les nucléides les plus éphémères, ceux situés aux frontières de notre connaissance sont qualifiés d' « exotiques ». Etudier ces noyaux, c'est se donner la chance d'accéder à des informations nouvelles sur la structure nucléaire et ainsi mesurer la solidité de notre conception de la matière nucléaire et sa validité lorsque cette dernière est poussée dans des états « extrêmes ». Le travail présenté dans cette habilitation à diriger des recherches concerne l'étude et la production des noyaux exotiques riches en neutrons produits par le mécanisme de la fission. L'originalité du travail effectuer consiste en partie en une étude croisée des mécanismes de production de faisceaux radioactifs riches en neutrons, tant par la méthode dite « en vol » que par la méthode ISOL (Isotope Separation On Line). Le travail porte sur des études effectuées auprès du spectromètre LOHENGRIN installé à l'ILL de Grenoble, ainsi que sur le programme PARRNe (Production de Noyaux Radioactifs Riches en Neutrons) qui constituait au début du projet en une installation dédiée à une activité de Recherche et Développement pour les futures installations de deuxième générations de faisceaux radioactifs. Les difficultés inhérentes aux techniques de production des noyaux exotiques ont laissé en particulier une grande part des noyaux riches en neutrons dans l'inconnu. Afin d'accéder à ces réserves de découvertes intactes, il est nécessaire de produire ces noyaux exotiques non seulement en plus grande quantité possible mais aussi sous forme de faisceaux accélérés. Les problèmes que soulève la mise en œuvre de tels faisceaux d'ions radioactifs suscite à l'heure actuelle un énorme effort de recherche et développement au sein de notre discipline. Depuis plusieurs années, l'Institut de Physique Nucléaire d'Orsay s'est montré à la pointe en ce domaine grâce au programme PARRNe. La réaction nucléaire choisie pour produire les noyaux exotiques dans le cadre de PARRNe est la fission de l'U238. Les noyaux produits par la fission sont dits « de masse intermédiaire » et sont très excédentaires en neutrons. La technique de « mise à disposition » de ces noyaux retenue est celle dite « en cible épaisse » ou méthode ISOL. Le programme a donc pour objectif la détermination des conditions optimales de production des noyaux riches en neutrons issus de la fission de l'U238 par la technique ISOL. Lors de la réaction, les produits de la fission apparaissent sous forme atomique dans la cible, la difficulté est ensuite de les en faire sortir pour éventuellement les ioniser et ainsi pouvoir les accélérer. La facilité avec laquelle les éléments produits lors de la fission sortent de la cible dépend de leurs propriétés physico-chimiques. L'optimisation des conditions de production passe donc par l'optimisation des conditions de la fission (l'énergie et la nature du faisceau incident, le type et la géométrie du convertisseur, la structure de la cible) et par l'optimisation des conditions d'extraction et d'ionisation des produits de fission (optimisation de l'ensemble cible-source d'ions). Pour mettre en œuvre ce programme une ligne de type ISOL, dotée d'un séparateur en masse, a été installée au TANDEM. Ce montage permet de s'approcher au mieux des conditions expérimentales qui seront rencontrées sur la future installation SPIRAL 2 au GANIL. Les résultats obtenus avec les faisceaux du tandem ont été tels qu'il a été possible d'initier un programme de physique original auprès de cet outil initialement destiné à des études de R&D. L'une des originalités du travail effectué consiste en la mise en place d'un programme de physique original auprès de PARRNe sur l'étude de l'évolution de la magicité pour les noyaux exotiques proches de la couche fermée en neutron N=50. Ces premiers résultats très prometteurs préfigurent les futures expériences auprès des accélérateurs de deuxième génération.