Les modèles composites constituent une extension possible du modèle standard. L'une des conséquences de ces modèles, aux énergies actuellement accessibles dans les accélérateurs de particules, est l'excitation de leptons.<br> Cette thèse présente la recherche de leptons excités à l'aide du détecteur H1 installé sur le collisionneur électron-proton HERA à Hambourg en Allemagne. Les données utilisées sont celles accumulées entre 1994 et 2000, ce qui représente une luminosité intégrée de 120 pb-1. Les analyses effectuées concernent six topologies différentes ce qui couvre la totalité des rapporte de branchement de désexcitation de l'électron et du neutrino excité.<br> Les nombres de candidats trouvés lors de ces analyses est en accord avec les prédictions du modèle standard ce qui signifie qu'aucune preuve de la production de leptons excités n'a été observée à HERA. Ce résultat a été traduit sous la forme de limites d'exclusions sur le couplage des leptons excités (f/Lambda) en fonction de la masse du lepton excité. Pour la première fois à HERA nous avons étudié le cas où la largeur de désintégration naturelle d'un neutrino excité est supérieure à la résolution expérimentale. Pour la première fois aussi, une étude de la variation de la limite en fonction du rapport f'/f a été effectuée. Cette étude a mené à l'établissement d'une limite indépendante de ce rapport.<br> Les limites obtenues étendent les résultats obtenus précédemment à HERA ainsi que ceux des recherches directes au LEP.

Ce document présente le travail réalisé pour instrumenter les "Super-Timim", supports de l'électronique frontale du calorimètre hadronique à tuiles scintillantes d'ATLAS, ainsi que l'analyse préparatoire de mesure de la masse du quark Top avec le détecteur ATLAS. Dans un premier temps, la partie instrumentale expose les différentes étapes ayant conduit â l'instrumentation. Ceci a nécessité en amont une phase dite d'intégration, lors de laquelle des méthodes ont été développées pour résoudre les problèmes liés aux contraintes d'espace et à l'ergonomie lors de l'assemblage des Super-Tiroirs. L'expérience acquise lors de cette première phase a permis la rédaction du protocole de montage des Super-Tiroirs et la mise en place des deux chaînes de montage. Les dix premiers Super-Tiroirs ont ainsi été produits pour ha période de faisceaux 2001, et le démarrage de la production en continu des 260 Super-Tiroirs restants doit commencer en juin 2002. Dans la partie analyse, cette thèse traite de la mesure précise de la masse du quark Top dans le canal lepton plus jets. Il est montré en premier lieu que les incertitudes systématiques domineront la précision de la mesure, en particulier la connaissance de l'échelle d'énergie des jets ainsi que les rayonnements de gluons dans l'état final, conduisant à une erreur totale d'environ 2 GeV. Il est ensuite montré que les mêmes événements peuvent être utilisés pour l'étalonnage en énergie des jets légers à mieux que le pour-cent. Enfin l'utilisation d'un ajustement cinématique devrait permettre de réduire l'impact des effets dus à la connaissance de l'échelle d'énergie des jets légers ainsi qu'aux rayonnements dans l'état final. Une incertitude totale sur la mesure de la masse du quark Top à mieux que 1 GeV paraît envisageable en une année de prise de données à basse luminosité, cette incertitude étant dominée par la connaissance de l'échelle d'énergie des jets de quarks b, supposée à 1%.

Ce travail de thèse porte sur différents aspects de la calorimétrie hadronique dans ATLAS. Il s'intéresse dans un premier temps aux photomultiplicateurs du calorimètre à tuiles scintillantes. Les 1000 premiers d'entre eux furent caractérisés auprès d'un banc de tests dédié. Les résultats présentés montrent que les mesures sont de très bonnes qualités et que les photomultiplicateurs choisis satisfont aux exigences de la collaboration. L'étude de leur implantation dans le calorimètre conduit alors à classer les photomultiplicateurs selon différents lots correspondants à différents types de cellules du calorimètre afin de répondre à l'ensemble des contraintes expérimentales. Retenue par la collaboration, la classification proposée est prise en compte dans l'assemblage du calorimètre. Cette thèse traite dans un second temps de la mesure des énergies des jets dans ATLAS. Sur la base d'une simulation complète de la réponse du détecteur, il montre tout d'abord que les méthodes d'étalonnage utilisées en faisceaux tests pour les pions peuvent être adaptées aux jets dans ATLAS. Il est ainsi possible de reproduire l'énergie de référence à moins de 1 % près tout en minimisant la résolution par rapport à cette dernière. Les résolutions obtenues sont compatibles avec les buts de la collaboration grâce notamment à une pondération des énergies des cellules permettant de tenir compte de la non-compensation des calorimètres. L'étalonnage in situ de la réponse du détecteur aux jets par l'intermédiaire des événements Z0+jet est alors envisagé. D'après l'analyse présentée, l'échelle absolue des énergies des jets et les résolutions sur les mesures des impulsions transverses des jets peuvent être déterminées respectivement à 1 % près, soit le but fixé par la collaboration, et à 1 GeV/c près en ne faisant appel qu'à des quantités mesurables, notamment pour corriger les effets des radiations dans l'état initial sur la contrainte en impulsion transverse utilisée.

Les WIMPs (Particules Massives Interagissant Faiblement) apparaissent actuellement comme des candidats très sérieux à la masse de l'Univers, leur existence étant prévue par les modèles de supersymétrie. L'interaction produite par ces particules dans les détecteurs dédiés à leur recherche a lieu sous forme d'un recul élastique ou inélastique de noyau. Ces détecteurs, qui peuvent être des scintillateurs, des chambres à ionisation ou des bolomètres, mesurant respectivement la luminescnece, l'ionisation ou la chaleur produites par le recul de noyau nécessitent un étalonnage en énergie de recul. C'est dans le cadre de l'expérience EDELWEISS qui met en oeuvre des bolomètres germanium double composante chaleur-ionisation que nous avons développé un multidétecteur permettant l'étalonnage de bolomètres par diffusion de neutrons. Les différentes étapes de conception du système SICANE nous ont permis de mesurer le facteur de quenching en luminescence pour des ions de a dans un scintillateur NaI(Tl) pour des énergies de recul inférieures à 350 keV. La mise en adéquation de la chaîne cryogénique avec les sytèmes multidétecteur nous a ensuite mené à l'étalonnage en énergie de recul d'un bolomètre Ge chaleur-ionisation à senseur film mince NbSi à 35 mK et mesurer les facteurs de quenching dans la voie ionisation et dans la voie phonon pour les ions Ge à des énergies de recul de 92 keV et 121 keV.

L'objectif de la cosmologie observationnelle est d'utiliser les informations auxquelles les télescopes modernes nous donnent accès afin de connaître à la fois l'histoire, le contenu matériel et la géométrie de notre Univers. L'histoire de l'Univers nous renseigne sur la suite d'événements qui ont conduit celui-ci, à partir d'une soupe de particules homogènes et chaudes, à avoir aujourd'hui l'aspect qu'on lui connaît, c'est-à-dire en expansion et avec une structuration de la matière en agrégats plus ou moins gros selon l'échelle à laquelle on regarde. Il y a les étoiles et planètes à notre échelle, avec leur stupéfiante complexité biologique. A plus grande échelle, on trouve les galaxies, composées de plusieurs milliards d'étoiles organisées tantôt en forme spirale, tantôt en forme de gros ballons de rugby. Ensuite viennent les amas et les superamas de galaxies qui s'organisent dans l'espace sous la forme de gigantesques éponges avec de grandes zones vides séparant des régions denses. L'histoire de l'Univers tente donc de répondre à la question : comment en est-on arrivé là ? Cette question métaphysique en appelle aussitôt une autre : qu'arrivera-t-il après ? En cosmologie, cette question est liée au contenu et à la géométrie de l'Univers. La notion de géométrie de l'Univers, héritée de la théorie de la Relativité Générale d'A. Einstein, intègre la courbure spatio-temporelle de l'Univers dans son ensemble. Cette dernière est déterminée par la quantité et le type de matière qu'Il contient. On dit la géométrie ouverte si la courbure est négative, ce qui correspond à un Univers contenant peu de matière (par rapport à la densité critique qui est de quelques protons par m3). L'Univers est alors infini dans le temps et l'espace, son avenir n'est qu'expansion, dilution et refroidissement éternels. Si l'Univers contient juste assez de matière pour avoir la densité critique, on le dit plat puisque sa courbure est nulle, dans ce cas aussi, il est infini dans le temps et l'espace, avec un avenir similaire au cas ouvert. En revanche, si l'Univers est fermé, c'est à dire s'il contient suffisamment de matière pour que l'effet gravitationnel de cette dernière soit suffisant pour freiner son expansion, il finira par se recontracter, et, comme un film tournant à l'envers les galaxies se rapprocheront les unes des autres, la densité augmentera indéfiniment pour atteindre un big-crunch final similaire au big-bang initial. Connaître la géométrie de l'Univers est donc l'une des questions les plus essentielles de la cosmologie.

When hadrons scatter at high energies, strong color fields, whose dynamics is described by quantum chromodynamics (QCD), are generated at the interaction point. If one represents these fields in terms of partons (quarks and gluons), the average number densities of the latter saturate at ultrahigh energies. At that point, nonlinear effects become predominant in the dynamical equations. The hadronic states that one gets in this regime of QCD are generically called "color glass condensates". Our understanding of scattering in QCD has benefited from recent progress in statistical and mathematical physics. The evolution of hadronic scattering amplitudes at fixed impact parameter in the regime where nonlinear parton saturation effects become sizable was shown to be similar to the time evolution of a system of classical particles undergoing reaction-diffusion processes. The dynamics of such a system is essentially governed by equations in the universality class of the stochastic Fisher-Kolmogorov-Petrovsky-Piscounov equation, which is a stochastic nonlinear partial differential equation. Realizations of that kind of equations (that is, "events" in a particle physics language) have the form of noisy traveling waves. Universal properties of the latter can be taken over to scattering amplitudes in QCD. This review provides an introduction to the basic methods of statistical physics useful in QCD, and summarizes the correspondence between these two fields and its theoretical and phenomenological implications.

L'expérience Double Chooz étudiera les oscillations des antineutrinos électroniques produits par la centrale nucléaire de Chooz pour mesurer l'angle de mélange θ₁₃. La connaissance actuelle sur ce paramètre, apportée par CHOOZ, peut être améliorée en réduisant les erreurs statistiques et systématiques. Afin de réduire la première de ces deux incertitudes, Double Chooz observera un échantillon de données conséquent. Cette expérience utilisera deux détecteurs identiques pour s'affranchir de la plupart des incertitudes expérimentales intervenant dans les processus de production et de détection. Une attention particulière sera portée sur les bruits de fond engendrés par la radioactivité naturelle et les interactions des rayons cosmiques. <br><br> Nous présentons, dans cette thèse, la simulation que nous avons mise en place pour calculer la sensibilité sur la mesure de θ₁₃ et le potentiel de découverte de l'expérience. Nous nous sommes intéressé en particulier à quantifier les incertitudes liées aux détecteurs limitant la sensibilité sur θ₁₃. Nous avons également pris en compte certains bruits de fond tels que les événements accidentels engendrés par la radioactivité des PM, les événements corrélés produits par les neutrons de spallation ainsi qu'un bruit de fond hypothétique (celui ayant la forme du signal d'oscillation recherché). <br><br> Après trois années de prise de données, Double Chooz permettra d'observer un signal d'oscillation pour sin²(2θ₁₃)>0,05 (à 3σ) ou bien, si aucune oscillation n'est découverte, de mettre une limite de sin²(2θ₁₃)<0,03 à 90 % de confiance.

Ce document se concentre sur QCD à basse énergie (en dessous de 1 GeV) où la brisure de la symétrie chirale prend place, expliquant l'existence d'un octet de mésons pseudoscalaires légers (pi,K, eta). La dynamique de ces états est reliée à la manière dont la symétrie chirale est brisée. La hiérarchie de masse particulière des quarks légers permet de considérer (et de comparer) deux limites chirales différentes et intéressantes, avec m_u=m_d=0 et m_s conservé à sa masse physique (N_f=2 saveurs de masse nulle) ou m_u=m_d=m_s=0 (N_f=3 saveurs de masse nulle). Les paramètres d'ordre chiraux associés sont discutés en termes de l'opérateur de Dirac euclidien, soulignant le rôle du déterminant fermionique et des paires de quark étranges dans la mer, et indiquant que les paramètres d'ordre doivent décroître quand on passe de la limite chirale N_f=2 à N_f=3. On étudie ensuite les conséquences de cette suppression pour la théorie effective de QCD à basse énergie, i.e. la théorie chirale des perturbations, en particulier les conditions dans lesquelles les séries chirales sont saturées par leur premier ordre. On montre que les constantes de basse énergie L_4 et L_6, apparaissant au premier ordre sous-dominant, supprimées par la règle de Zweig dans le secteur scalaire mais magnifiées par la grande valeur du quark étrange, jouent un rôle essentiel. Plusieurs sources d'information sont ensuite analysées: une règle de somme reliée à la dépendence du condensat chiral N_f=2 sur la masse du quark étrange indique une variation importante depuis m_s=0 jusqu'à la valeur physique, des simulations sur réseau étudiant la dépendance d'observables pseudoscalaires sur les masses de quarks montrent une suppression des contributions d'ordre dominant par rapport au premier ordre sous-dominant dans les séries chirales, la comparaison des données sur les diffusions pi-pi et pi-K à basse énergie témoigne de différences importantes entre les brisures de symétrie chirale pour N_f=2 et N_f=3 saveurs de masse nulle. Tous ces éléments suggèrent de reprendre soigneusement les hypothèses de convergence généralement posées pour la théorie chirale des perturbations N_f=3, une étude pour laquelle un cadre d'analyse est proposé.

Le principe d'équivalence faible, pilier de la relativité générale d'Einstein, stipule que la masse gravitationnelle est égale à la masse inertielle quelque soit le corps. Ce principe d'équivalence n'a jamais été directement testé avec l'antimatière. L'expérience GBAR se propose de le tester en mesurant l'accélération d'atomes d'anti-hydrogène ultra froids en chute libre. La production de tels anti-atomes nécessite une impulsion de l'ordre de 1e10 positons en quelques dizaines de nanosecondes. Cette thèse porte sur le développement d'une nouvelle technique d'accumulation de positons dans un piège de Penning-Malmberg pour créer une telle impulsion. Cette nouvelle méthode est une amélioration de la technique d'accumulation d'Oshima et al. . Cette technique nécessite un plasma non neutre d'électrons pour refroidir les positons dans le piège afin de les confiner. Les positons sont délivrés par une source continue et l'efficacité de piégeage est de l'ordre de 0.4%. La nouvelle méthode proposée a besoin d'un faisceau pulsé de positons et son efficacité est estimée à 80%. Une partie de cette thèse a été effectuée à RIKEN (Tokyo) sur le piège d'Oshima et al. afin d'étudier le comportement de plasmas non neutres dans ce type de piège et cette méthode d'accumulation de positons. Un modèle théorique a été développé pour simuler son efficacité de confinement des positons. La description et l'étude systématique de la nouvelle méthode d'accumulation avec un faisceau pulsé de positons sont présentées, notamment l'optimisation par simulation numérique de la configuration électromagnétique du piège et des paramètres des plasmas non neutres utilisés.

La mise en évidence de leptoquarks (LQ) serait la preuve de l'existence de théories complémentaires du Modèle Standard (MS). La recherche de leptoquarks de premiére génération présentée dans cet ouvrage a été efféctuée par l'analyse d'un lot de 1.02 fb-1 de données de D0 pour des états fiénals composés de deux électrons et de deux jets légers. En l'absence d'excés d'événements par rapport aux prévisions du MS, nous avons pu exclure les masses de LQ scalaire jusqu' à 292 GeV et des masses de LQ vecteurs de 350 à 458 GeV, selon le type de couplage LQ-l-q. à L'importance de la mesure de l'énergie des jets a motivé une étude des bruits de fonds instrumentaux corrélés au calorimétre ainsi que l'étude de la résolution sur l'énergie des gerbes hadroniques d'événements photon + jets