La modélisation est essentielle pour comprendre et reproduire les phénomènes physiques dominants ayant lieu dans des écoulements turbulents naturels (atmosphériques, océaniques). En effet, la dynamique des écoulements géophysiques résulte d'interactions complexes à des échelles et intensités variées, et sur des temps différents. La description précise de tels écoulements est pour le moment hors de portée des simulations numériques directes, surtout à cause des limitations en nombre de Reynolds. C'est pourquoi dans cette thèse on s'attaque à la modélisation de la turbulence homogène avec le formalisme spectral de l'approximation EDQNM. Ceci nous permet d'obtenir des résultats rapidement en termes de ressources numériques à très grands nombres de Reynolds, et ainsi d'étudier séparément la plupart des mécanismes en jeu dans les écoulements turbulents naturels, à savoir le cisaillement, le gradient de température, la stratification, l'hélicité, et des combinaisons de ces éléments. On procède en deux étapes: tout d'abord, l'EDQNM permet de fermer les équations des moments d'ordre 2, et ensuite l'anisotropie est modélisée grâce à des tenseurs moyennés sphériquement. Cette méthode est appliquée aux différentes configurations mentionnées ci-dessus, nous permet de proposer de nouveaux résultats et de les valider numériquement à grands nombres de Reynolds. Parmi les points les plus importants, nous nous sommes concentrés sur (i) la prédiction des lois de croissance et décroissance de quantités telles que l'énergie cinétique, la variance scalaire et l'hélicité; (ii) la détermination des comportements spectraux; et (iii) la distribution d'anisotropie échelle par échelle. / Modelling is essential to understand and reproduce the dominant physical mechanisms occurring in natural turbulent flows such as atmospheric and oceanic ones. Indeed, the dynamics of geophysical flows results of multiple complex processes interacting with each others, at various scales, intensities, and on different characteristic times. The fine description of such flows is currently out of reach of direct numerical simulations, notably because of Reynolds numbers limitations. Consequently, we address in this thesis the modelling of homogeneous turbulence, using the spectral formalism of the eddy-damped quasi-normal Markovian (EDQNM) approximation. This first allows us to obtain results rapidly in terms of computational resources at very large Reynolds numbers, and thus to investigate separately some of the fundamental mechanisms at stake in natural turbulent flows, namely shear, mean temperature gradient, stratification, helicity, and combinations of these processes. In this framework, a two-step approach is considered: first, EDQNM is used to close the non-linear terms in the second-order moments equations, and anisotropy is then modelled through spherically-averaged tensors. This methodology is applied to the various configurations mentioned above, permits to propose new theoretical results, and to assess them numerically at large Reynolds numbers. Among the most important findings, we focused on (i) the prediction of the decay and growth laws of crucial one-point statistics such as the kinetic energy, the scalar variance, and helicity; (ii) the determination of spectral scalings; and (iii) the scale by scale distribution of anisotropy.

L'effet du mélange \rho^0 - \omega dans l'observation de la violation directe de CP dans la désintégration du méson B en mésons vecteurs constitue l'une des études principales de ce travail. Dans une première partie nous calculons les amplitudes de désintégrations de canaux B -> V \rho^0 (\omega) à partir de leur modélisation en utilisant pour cela le formalisme d'hélicité. A partir de ces amplitudes nous pouvons prédire les rapports d'embranchement et les asymétries auxquels on s'attend, compte tenu des différents facteurs de forme et paramètres ajustables introduits. Ce travail a mis en évidence que la violation directe de CP se manifeste à la fois au niveau des rapports d'embranchement, des distributions angulaires et du spectre de masse du \rho^0 - \omega. La prédominance de la polarisation longitudinale mise en avant dans cette thèse est appuyée par les données expérimentales des expériences Babar et Belle. Les phases fortes ont ensuite été déduites en fonction de la masse de la résonance \rho^0 - \omega ainsi que le rapport des amplitudes Penguin et Tree.<br> Dans une seconde partie, nous introduisons l'étude précédemment décrite dans le cadre de l'expérience LHCb, consacrée à l'étude de la beauté et de la violation de CP, qui débutera en 2007. L'analyse de la réponse simulée du détecteur à l'un des canaux modélisés, le canal B0 -> K*0 \rho^0 (\omega) a été réalisée dans le but d'estimer l'intér.et de ce canal pour une telle expérience. Il s'est avéré que l'effet du mélange \rho^0 - \omega dans ce canal n'est a priori pas observable à court terme dans LHCb. En revanche, le canal \rho+ \rho^0 (\omega), dont le rapport d'embranchement prédit dans ce travail est confirmé par Babar et Belle, semble .etre un terrain d'investigation prometteur pour l'observation d'une asymétrie différentielle.

La quasi-totalité des phénomènes constituant l'activité solaire trouvent leur origine dans la présence d'intenses champs magnétiques coronaux. Les tubes de flux magnétique, générés et intensifiés au sein de l'intérieur solaire, doivent être transportés vers l'atmosphère solaire. Mon travail de thèse s'est principalement concentré sur les mécanismes d'émergence lors de la traversée de la photosphère, étape critique pour l'émergence du champ magnétique, et sur l'étude de l'hélicité magnétique, une des rares quantités invariante en magnétohydrodynamique (MHD).<br /> Après avoir introduit cette problématique, à partir d'observations multi-longueurs d'onde (FGE, TRACE, SoHO, THEMIS), je montre pourquoi les tubes de flux magnétiques adoptent une forme ondulée au niveau de la photosphère et que des reconnexions magnétiques sont nécessaires à la progression des tubes de flux dans l'atmosphère solaire. Je présente ensuite les résultats d'une simulation numérique MHD 3D portant sur l'étude des conditions topologiques du déclenchement de la reconnexion magnétique. Enfin j'expose mes travaux analytiques sur la densité de flux d'hélicité magnétique, et leurs applications aux observations solaires. <br /> Cette étude permet de faire le lien entre la génération de l'hélicité magnétique dans l'intérieur solaire, son injection et sa redistribution dans la couronne solaire et son éjection dans le milieu interplanétaire.

La turbulence homogène et isotrope fut formalisée par Kolmogorov (1941), à l'aide d'une analyse dimensionnelle. Il parvint à démontrer que la densité spectrale de l'énergie cinétique, $E(k)$ suivait une loi en $k^{-5/3}$. Ce comportement est connu sous le nom de cascade de Kolmogorov. Dans de nombreux contexte géophysique ou astrophysiques, l'hélicité cinétique joue un rôle important. Parker (1955) a notamment démontré que l'hélicité cinétique pouvait contribuer à l'amplification d'un champ magnétique pour des écoulements conducteurs. Brissaud {it et al} (1973) ont alors tenté de déterminer l'influence que l'hélicité cinétique pouvait avoir sur les spectres d'énergie cinétique. Brissaud {it et al} (1973) suggèrent l'existence d'une cascade pour laquelle les spectres d'énergie cinétique suivent une loi en $k^{-7/3}$. Dans la première partie de ce manuscrit nous allons confirmer à l'aide de simulations numériques directes (DNS) l'existence d'une loi asymptotique en $k^{-7/3}$. Nous aurons également recourt à la décomposition en modes hélicitaires afin d'analyser de manière approfondie la physique qui régit ces écoulements. Dans de nombreux écou-le-ments géophysique ou astrophysiques, la turbulence est très forte, et une très large gamme d'échelles est impliquée. Bien que la puissance des calculateurs ait considérablement augmentée ces dernières années, il n'est toujours pas possible de simuler l'ensemble de cette gamme d'échelles pour des configurations réalistes. Une solution connue sous le nom de Large Eddy Simulations (LES) permet de réaliser des simulations de ce type d'écoulement. Concrètement, lors de la réalisation d'une LES, les grandes échelles de l'écoulement sont résolues, et les interactions entre les grandes et les petites échelles de l'écoulement sont modélisées. Divers modèles de turbulence existent déjà pour la réalisation de LES en turbulence. Néanmoins leurs limites ne sont pas toujours bien connues dans le cadre de la turbulence magnétohydrodynamique (MHD), c'est-à-dire pour les fluides conducteurs de l'électricité que l'on rencontre en géophysique ou astrophysique. Dans la seconde partie de ce manuscrit nous allons donc évaluer les performances fonctionnelles (voir Sagaut (2002)) de ces différents modèles dans des configurations correspondant à des dynamos turbulentes, c'est-à-dire à des régimes où un champ magnétique est généré par un fluide conducteur animé d'un mouvement turbulent. Nous étudierons notamment la capacité des modèles LES à reproduire les échanges énergétiques entre grandes et petites échelles. Pour ce faire, nous réaliserons plusieurs DNS, pour des écoulements non-hélicitaires (menant à des dynamos de petites échelles) et des écoulements hélicitaires (menant à des dynamos de grandes échelles). `A l'aide d'une opération de filtrage, nous calculerons les transferts sous-mailles exacts, puis les comparerons aux prédictions fournies par les modèles. Finalement nous réaliserons des LES à l'aide des différents modèles et nous les comparerons aux DNS filtrées. / Homogeneous and isotropic turbulence was first formalized by Kolmogorov (1941), through dimensional analysis. He managed to show that the spectral density of kinetic energy, $E(k)$, was following a $k^{-5/3}$ law. This behaviour is known as Kolmogorov's cascade. For many geophysical and astrophysical flow, kinetic helicity plays an important role. For instance, Parker (1955) showed that for conductive fluids such as Sun, kinetic helicity could contribute to amplify the magnetic field. Brissaud {it et al} (1973) tried to show that kinetic helicity could have an influence on the spectral density of kinetic energy. Through dimensional analysis they suggested the existence of a cascade for which the kinetic energy spectra would follow a $k^{-7/3}$ law. In the first part of this thesis we will confirm thanks to Direct Numerical Simulations (DNS) the existence of such an asymptotic limit in $k^{-7/3}$. We will also use helical decomposition to perform a deep analysis of the physics encountered within such flows. In several geophysical and astrophysical fluids, turbulence is very strong, and involves a large range of scales. Despite the strong development of computational resources the last few decades, it remains impossible to simulate this range of scales for realistic configurations. One solution is known as Large Eddy Simulations (LES). While a LES is performed, only the large scales of the flow are resolved, and the interactions between large and small scales are modeled. Several turbulence models have been developed for LES of turbulence. Nevertheless, the limitations of these models are not always well known for magnetohydrodynamic (MHD) turbulence, i.e for conductive fluids that can be encoutered in geophysics and astrophysics. In the second part of this thesis we will evaluate the functional performances (see Sagaut (2002)) of these models for several flow configurations involving turbulent dynamo action, i.e when a magnetic field is amplified though the action of a turbulent conductive fluid. In particular we will study the capabilities of LES models to reproduce energy exchanges between large and small scales. In order to do so, we will perform several DNS, for both non-helical flows (i.e leading to small scale dynamo) and helical flows (i.e leading to large scale dynamo). Thanks to a filtering operation we will compute the exact subgrid-scale transfers and compare them to the predictions given by several models. Finally we will achieve LES using subgrid-scale models and we will compare them to filtered DNS.

Lors d'une collision entre un nucléon et un noyau cible, différentes réactions peuvent se produire, comme les diffusions élastique et inélastique du nucléon, l'échange de charge ... Afin de décrire ces réactions, différents modèles sont utilisés : les modèles de réactions directes, de pré-équilibre et de noyau composé. Le but de ce travail de thèse est d'étudier dans une approche quantique sans paramètre ajustable, les réactions directes et de pré-équilibre pour des diffusions de nucléons sur des noyaux à couches fermées. Une première étude concerne les réactions directes : nous décrivons les diffusions de nucléons en utilisant la matrice-G de Melbourne, représentant l'interaction entre le projectile et un nucléon de la cible, et les fonctions d'onde RPA qui décrivent les états du noyau cible. Cette approche est entièrement microscopique : aucun paramètre ajustable n'est utilisé. Dans la seconde étude, nous nous concentrons sur la diffusion inélastique de nucléons pour de grands transferts d'énergie, processus pour lequel le mécanisme de pré-équilibre prend de l'importance. Différents modèles ont été développés dans la passé pour tenir compte du mécanisme de pré-équilibre. Ils sont basés sur le développement de Born de l'amplitude de transition associée au processus inélastique et utilisent différentes hypothèses qui n'ont jamais vraiment été vérifiées. Nous avons réalisé quelques comparaisons de sections efficaces du second ordre calculées avec et sans les approximations invoquées par ces modèles. Ces études nous permettent de critiquer certaines de ces approximations et de définir quelques directions en vue d'améliorer les modèles quantiques de pré-équilibre.

Cette thèse présente les résultats des synthèses et études structurales et physiques de Langasites à réseaux magnétiques. D'une part, concernant le composé Pr3Ga5SiO14 à réseau magnétique topologiquement équivalent au réseau kagomé, il a été montré par des calculs de champ cristallin que les propriétés telles que la chaleur spécifique, les niveaux d'énergie mesurés en diffusion inélastique des neutrons, et la susceptibilité magnétique (changement d'anisotropie à 130K) sont gouvernées par une physique d'ions libres sans interactions. L'origine du signal magnétique dynamique observé en echo de spin reste encore inexpliquée. L'étude de la Langasite à réseau kagomé de Sm est rendue complexe par la forte absorption des neutrons par les noyaux de samarium et à la proximité du multiplet fondamental avec les niveaux excités. D'autre part, il a été montré que les composés A3BFe3D2O14 (A=Ba,Sr,Ca ; B=Nb,Ta,Sb ; D=Si,Ge) à réseau triangulaire de triangles de cations Fe3+ s'ordonnent magnétiquement à 35K pour les composés au Sb, 26K sinon, engendrant une structure à moments magnétiques dans le plan triangulaire, orientés à 120° dans chaque triangle, et modulée hélicoïdalement dans la direction perpendiculaire. Des calculs de champ moyen ont montré que la structure cristallographique chirale entraînant une torsion des chemins d'échange implique la corrélation directe entre chiralité et hélicité magnétiques. La diffraction de neutrons polarisés sur monocristal montre en plus que la structure est magnétiquement ferrochirale et mono domaine en hélicité. Des mesures d'évolution thermique de la constante diélectrique indiquent un effet magnétoélectrique à la transition magnétique.

Les travaux présentés dans cette thèse décrivent l'analyse angulaire complète dépendante du temps du canal vecteur-vecteur B_d^0 -> J/Psi (K_S^0 Pi^0)*0. Après un rappel consacré à la violation de CP dans le système des mésons B est traitée la phénoménologie des canaux vecteur-vecteur du type charmonium-K*(892). La méthode pour la mesure des amplitudes de transversité des canaux B -> J/Psi K*(892), basée sur l'utilisation d'un pseudo-maximum de vraisemblance, est ensuite exposée. Les résultats obtenus avec 81.9 fb-1 de données collectées par le détecteur BABAR au pic de la résonance Upsilon(4S) sont |A_0|^2 = 0.565 +- 0.011 +- 0.004, |A_para|^2 = 0.206 +- 0.016 +- 0.007, |A_perp|^2 = 0.228 +- 0.016 +- 0.007, delta_para = -2.766 +- 0.105 +- 0.040 et delta_perp = 2.935 +- 0.067 +- 0.040. A noter que (delta_para, delta_perp) -> (-delta_para, Pi - delta_perp) est aussi une solution. Les phases fortes delta_para et delta_perp sont à > 3 sigma de factorisation. L'analyse de l'asymétrie avant-arrière en fonction de la masse K Pi a révélé la présence d'une onde S cohérente qui interfère avec le K*(892). C'est la première mise en évidence de la présence de cette onde dans le système K Pi provenant de la désintégration d'un méson B. La particularité du canal B_d^0 -> J/Psi (K_S^0 Pi^0)*0 est d'avoir une distribution qui dépend de la différence des temps propres des 2 mésons B provenant de la désintégration Upsilon(4S) -> B_d^0 Bbar_d^0 mais aussi des trois angles de transversité, permettant de mesurer sin 2beta mais aussi cos 2beta. Les résultats obtenus avec un ajustement par maximum de vraisemblance sont sin 2beta = -0.10 et cos 2beta = 3.32 avec les amplitudes de transversité fixées aux valeurs précédentes. L'autre solution pour les phases fortes conduit à la même valeur de sin 2beta mais change le signe de cos 2beta. Des considérations théoriques basées sur la conservation de l'hélicité du quark favorisent le choix des phases fortes données ci-dessus conduisant au signe positif pour cos 2beta. Ce signe de cos 2beta est celui prédit par le Modèle Standard.