Comme tout accélérateur de particules, le GANIL (Grand Accélérateur National d'Ions<br />Lourds) doit être réglé et surtout surveillé en temps réel.<br /><br /><br />Cette surveillance du faisceau est obtenue par mesure de son intensité. Cette mesure<br />est assurée par des transformateurs d'intensité basses fréquences (TI-BF). Le mode de<br />fonctionnement de ces capteurs génère une perte de 9% de faisceau. De plus, ces capteurs<br />mesurent difficilement les faibles intensités.<br /><br /><br />De plus en plus à le recherche d'évènements rares, les physiciens réclament plus<br />d'intensités faisceau augmentant ainsi la probabilité d'apparition de ces évènements. Le projet<br />T.H.I. (Transport des Hautes Intensités) et le projet S.P.I.R.A.L. (Source de Production d'Ions<br />Radioactifs Accélérés en Ligne) prévoient des puissances de faisceau de 6KW, limitées à<br />400W en mode normal. A haute énergie de faisceau, de telles puissances peuvent engendrer<br />une détérioration matérielle. Les systèmes de sécurité doivent se déclencher instantanément.<br />Les TI-BF sensibles aux chocs mécaniques (basses fréquences) ne répondent pas à ces<br />exigences.<br /><br /><br />Les transformateurs d'intensité hautes fréquences (TI-HF) sont capables de mesurer les<br />paquets d'ions. Cette caractéristique permet de supprimer la perte de 9% de faisceau. De<br />même, leur temps de réponse répond aux exigences de déclenchement des sécurités. Enfin, les<br />TI-HF ont une dynamique supérieure aux TI-BF.

Le futur collisionneur du CERN (le LHC) possède un fantastique potentiel de découverte à condition d'avoir une prédiction quantitative de la QCD. Pour ce faire, il est nécessaire d'effectuer des calculs dans l'approximation NLO de manière à réduire la dépendance de la section efficace en fonction des échelles non physiques. Pour obtenir des résultats dans cette approximation, il faut calculer les sections efficaces des sous-processus partoniques contribuant à la réaction étudiée à l'ordre le plus bas ainsi que les corrections virtuelles (une boucle) et réelles. Le calcul des corrections virtuelles reste très compliqué si le nombre de particules externes est supérieur à quatre ou si les particules externes (internes) sont massives.<br />Dans cette thèse est proposée une méthode automatique pour effectuer les calculs à une boucle et à cinq pattes, et qui peut être généralisée aux cas de particules massives.<br />Dans une première partie, nous décrirons divers outils et méthodes nécessaires à de tels calculs. Nous les appliquerons ensuite au calcul de la réaction (gluon + gluon -> photon + photon + gluon), qui intéresse les expérimentateurs des expériences ATLAS et CMS comme bruit de fond à la recherche du Higgs, notamment pour décrire correctement la queue de la distribution transverse du boson de Higgs. Sera alors présenté le résultat explicite de cette amplitude pour chaque configuration d'hélicités sous une forme compacte et une représentation clairement invariante de jauge. Nous terminerons par une étude phénoménologique de cette réaction.

Le spectromètre magnétique AMS-02 sera installé sur la Station Spatiale Internationale en 2007 pour une durée minimale de 3 ans. Le rayonnement gamma du GeV au TeV est détectable au moyen du trajectomètre pour les gamma convertis en e+e- et du calorimètre électromagnétique pour les gamma non-convertis. Dans la première partie de cette thèse sont présentées la calibration et les performances du modèle d'ingénierie du calorimètre, résultant de l'analyse de données prises lors d'un faisceau-test mené au CERN en juillet 2002. Deux méthodes de calibration, basées sur des Particules au Minimum d'Ionisation (MIPs) et sur des électrons d'une énergie nominale fixe, sont développées. Les performances déduites - linéarité, résolutions en énergie et angulaire, mesure de la longueur de radiation - sont comparées aux simulations Monte-Carlo. Dans la seconde partie de cette thèse, le potentiel de découverte pour l'astrophysique gamma est présenté. Des cartes d'observabilité du ciel sont construites pour un an de fonctionnement des détecteurs-gamma. L'acceptance du calorimètre est considérée à l'aide de simulations Monte-Carlo, les protons n'activant pas le système de déclenchement chargé et les gamma, non-convertis en e+e-, arrivant sur le calorimètre. Des variables, basées sur la forme et la direction de la gerbe développée, sont construites et utilisées pour la discrimination gamma/proton. Une acceptance pour les gamma est trouvée et le flux de protons survivants comparé au flux attendu de gamma diffus. Si l'on s'intéresse à une source ponctuelle, la mesure du fond-gamma, basée sur le déplacement du cône de détection autour de la source ponctuelle, permet la soustraction de ce dernier fond. Puis, pour le pulsar Vela, la possibilité de distinguer au bout d'un an avec le spectre gamma les mécanismes d'émission est estimée. Enfin le potentiel du calorimètre pour l'observation d'un signal gamma supersymétrique provenant du Centre Galactique est illustré avec divers jeux de paramètres, ce pour un ou dix an(s) de fonctionnement.

Cette thèse est consacrée à l'étude des premières données prises par le détecteur DØ durant la deuxième phase de fonctionnement du Tevatron (Run II). On a recherché des particules supersymétriques produites dans les collisions proton-antiproton avec une énergie dans le centre de masse de 1,96 TeV. Plus précisément, dans le cadre d'une théorie supersymétrique avec violation de la R-parité, on a étudié la production de paires de jauginos, suivie de la désintégration de chacune des LSP (neutralino 1) produites après cascades, en eeνμ ou eμνe par l'intermédiaire du couplage λ121. Avec la présence dans l'état final d'au moins deux électrons, on s'est particulièrement intéressé dans cette étude aux méthodes d'identification, de reconstruction, de déclenchement, et de corrections (en énergie) appliquées aux particules électromagnétiques. Dans une sélection à trois leptons dont au moins deux électrons, et de l'énergie transverse manquante, aucun évènement n'a été observé dans les 350 pb-1 de données analysées (période 2002-2004), pour 0,4 +0,35-0,05 (stat) ± 0,16 (sys) attendu dans le Modèle Standard. Le signal est sélectionné avec une efficacité totale d'environ 12 %. Les résultats ont été interprétés dans deux modèles : mSUGRA et MSSM. En mSUGRA, des limites sur les valeurs de m1/2, et de la masse des jauginos les plus légers ont été établies pour tanβ = 5, A0 = 0, m0 = 100 et 1000 GeV.c-2 et les deux signes de μ. En MSSM, en considérant des grandes masses de sfermions, on obtient une limite mchargino1 > 200 GeV.c-2 à 95% CL, quelque soit la masse du neutralino1 LSP.

Le LHC est un collisionneur proton-proton avec une énergie de 14 TeV disponible dans le centre de masse, qui entrera en service courant 2007 au CERN. Deux de ses expériences, ATLAS et CMS, rechercheront et étudieront notamment le boson de Higgs, la Supersymétrie et toute autre nouvelle physique. Cette thèse porte sur deux aspects de l'expérience ATLAS : • d'une part la simulation du calorimètre électromagnétique à Argon liquide, en particulier la reproduction de la chaîne d'électronique pour la numérisation du signal et l'estimation du bruit d'électronique et du bruit d'empilement (dû aux événements résultant des collisions élastiques au LHC). Ces deux points ont été validés par l'analyse des données des tests en faisceau de 2002 et 2004. • d'autre part une étude de physique portant sur le modèle du Petit Higgs. Ce modèle récent a pour but de résoudre le problème de hiérarchie du Modèle Standard en introduisant de nouvelles particules lourdes pour annuler les divergences quadratiques dans le calcul de la masse du boson de Higgs. Ces nouvelles particules, d'une masse de l'ordre du TeV/c2, sont un quark top lourd, des bosons de jauges lourds ZH, WH et AH, et enfin un triplet de Higgs lourds. L'étude de physique a porté sur les désintégrations caractéristiques du modèle, ZH en Z+H et WH en W+H, avec un Higgs soit d'une masse de 120 GeV/c2 se désint´egrant en deux photons, soit de 200 GeV/c2 se désintégrant en ZZ ou WW. Les résultats montrent dans les deux cas, pour 300 fb−1 (3 ans de fonctionnement à haute luminosité), une observation du signal à 5 écart-types pour des masses de ZH et WH inférieures à 2 TeV/c2, couvrant une large partie de l'espace des paramètres.

En 2003-2004 le collisionneur HERA à délivré des collisions $e^+p$ avec un faisceau de positrons polarisé longitudinalement. Ce travail présente la mesure des section efficaces de DIS inclusive polarisées Courant Neutre et Courant Chargé avec le détecteur H1 en utilisant un lot de données de 15,3 pb$^(-1)$ de polarisation moyenne $P=0,33$ et un lot de données de 21,7 pb$^(-1)$ de polarisation moyenne $P=-0,40$. La mesure de la section efficace CC totale pour $Q^2>400$ GeV$^2$, $y<0,9$ donne \begin(eqnarray \sigma_(CC)(P=+0,33)&=& 34,67\mbox( pb )\pm 1,94\mbox( pb )\:(\mbox(stat))\pm 1,66\mbox( pb )\:(\mbox(sys)) \\ \sigma_(CC)(P=-0,40)&=& 13,80\mbox( pb )\pm 1,04\mbox( pb )\:(\mbox(stat))\pm 0,94\mbox( pb )\:(\mbox(sys)). \end(eqnarray) En accord avec le Modèle Standard qui prédit la proportionnalité de la section efficace avec la polarisation. Dans une deuxième partie, on réalise une analyse QCD des données de H1 pour extraire les densités de partons. Cette analyse est ensuite étendue à la détermination jointe des paramètres électrofaibles comme la masse du boson $W$ et des couplages des quarks au boson $Z$. Une analyse QCD globale des données de DIS et de Drell-Yan est réalisée, en particulier utilisée pour obtenir l'asymétrie de la mer étrange $\int_0^1 x(s-\bar(s))\mathrm(d)x=(1,8\pm3,8)\times10^(-4)$. L'impact des nouvelles données de E866 sur les densités de quark à très grand $x$ est discuté. On obtient une extraction de la constante de couplage forte $\alpha_s=0,1197\pm0,0008 \mbox( (exp)) ()^(+0,0005)_(-0,0007)\mbox( (mod))\pm0,006 \mbox( (th))$.

La fonction de corrélation permet de caractériser l'extension spatio-temporelle de la source de particules émises lors de collisions d'ions lourds ultra-relativistes. L'expérience STAR est dédiée à l'étude de la formation d'un nouvel état de la matière appelé Plasma de Quarks et de Gluons. La fonction de corrélation proton - lambda est supposée être plus sensible à de plus grandes tailles de source que le système proton-proton, grâce à l'absence de l'interaction Coulombienne. Dans le cadre de cette thèse, les fonctions de corrélation proton - lambda, anti-proton - anti-lambda, anti-proton - lambda et proton - anti-lambda mesurées dans les collisions Au+Au à= 200 GeV sont étudiées en utilisant un modèle analytique. On montre que les comportements des systèmes proton - lambda et anti-proton - anti-lambda sont en accord avec les mesures antérieures. Les fonctions de corrélation anti-proton - lambda et proton - anti-lambda, mesurées pour la première fois, montrent un fort signal correspondant à l'annihilation baryon–anti-baryon. La paramétrisation des fonctions de corrélation a permis la caractérisation des interactions dans l'état final.

L'expérience E89-044, réalisée dans le Hall A du Jefferson Lab, a mesuré les sections efficaces de la réaction 3He(e,e'p).<br> L'extraction des fonctions de réponse longitudinale et transverse de la réaction de désintégration à deux corps 3He(e,e'p)d en cinématique parallèle doit permettre l'étude des propriétés électromagnétiques du proton à l'intérieur du noyau d'3He ainsi que des mécanismes nucléaires mis en jeu au-delà de la description en ondes planes, pour des impulsions manquantes de 0 et +- 300 MeV/c et des quadrimoments transférés de 0.8 à 4.1 GeV2. Les sections efficaces préliminaires ont été obtenues après calibration du dispositif expérimental en utilisant une méthode d'ajustement des modèles théoriques intégrés sur l'espace de phase expérimental à l'aide d'une simulation Monte-Carlo. L'erreur systématique de 8% sur les sections efficaces est principalement liée à la normalisation absolue de la densité de la cible : l'analyse des données en diffusion élastique permettra de réduire cette erreur. Les résultats préliminaires font apparaître certains désaccords avec les prédictions théoriques pour les cinématiques aux angles avant à petite impulsion manquante (<100 MeV/c), notamment à grands Q2, et des comportements sensibles aux effets d'interaction dans l'état final ainsi qu'aux fonctions d'ondes de l'3He utilisées pour les impulsions manquantes voisines de 300 MeV/c. La séparation des composantes longitudinale et transverse déjà amorcée devrait contraindre plus fortement les modèles.

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