Dans cette thèse, nous étudions la production des dimuons dans une région de masse entre les résonances Phi et J/Psi (Région des Masses Intermédiaires, IMR) dans les collisions proton-noyau et noyau-noyau de haute énergie.<br /><br />L'expérience NA50, installée auprès de l'accélérateur SPS du CERN, détecte les paires de muons émises dans ces interactions au moyen d'un spectromètre spécifique. La mesure de la centralité des collisions repose sur trois détecteurs indépendants : un calorimètre électromagnétique, un détecteur de multiplicité et un calorimètre à zéro degré.<br /><br />Les résultats des analyses proton-noyau fournissent une valeur de référence pour l'étude des interactions noyau-noyau. Les distributions expérimentales, corrigées de l'acceptance et de la résolution par une méthode quadri-dimensionnelle, des dimuons IMR sont correctement reproduites par la superposition des processus conventionnels DY et DDbar (désintégration des mésons charmés). L'extrapolation linéaire avec le nombre de masse des noyaux des résultats p-A aux collisions S-U et Pb-Pb, sous-estime systématiquement les spectres mesurés dans la région des masses intermédiaires.<br /><br />Cet excès de dimuons IMR augmente avec la centralité des collisions. Plusieurs modèles théoriques sont présentés et comparés aux données noyau-noyau. Nous montrons qu'un modèle basé sur la diffusion des mésons D et Dbar dans l'état final ne reproduit pas les distributions expérimentales. Finalement, cette étude permet de proposer deux explications possibles de l'excès observé. Les spectres noyau-noyau peuvent être reproduits soit par une augmentation de la production de charme soit par la présence de dimuons thermiques émis par un milieu dense et chaud.

L'expérience CMS (Compact Muon Solenoid), construite sur l'anneau du LHC (Large Hadron Collider), enregistre des données provenant des collisions proton-proton depuis 2 ans. L'alignement entre toutes les couches du trajectographe, sous-détecteur de CMS permettant la reconstruction et la mesure de l'impulstion des particules chargées, est effectué à l'aide de traces de particules créées lors de la collision et des traces créées par le passage de muons d'origine cosmique à travers ce détecteur. La première partie de ce livre sera dédiée à la reconstruction des traces de ces muons lors des collisions. Une nouvelle méthode, appelée reconstruction cosmique régionale, a été développée et mise en place. L'efficacité de 69% et le taux de faux de l'ordre de 1% permettent l'utilisation de ces traces pour l'alignement. La deuxième partie, portant sur l'analyse des données de collision, s'intéressera à la recherche de particules prédites par un modèle d'extension du Modèle Standard, la Supersymétrie, dans un scénario particulier, le scénario du Stop Léger. Dans le cas d'un fort mélange dans la troisième génération de squarks, le stop, partenaire supersymétrique du quark top, peut être léger. Dans l'analyse effectuée au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés au cas au mstop < mtop. Dans le MSSM avec conservation de la R-parité, le gluino serait formé par paire et se désintégrerait en un squark stop et un quark top. Le stop se désintégrerait quant-à-lui en un quark c et un neutralino, particule supersymétrique la plus légère du modèle, stable et interagissant faiblement. Aucun excès par rapport aux prédictions du Modèle Standard n'a été relevé en utilisant les 40pb-1 de données enregistrées par CMS en 2010. Les limites obtenues à 95% de niveau de confiance permettent d'exclure des masses de stop jusqu'à 175 GeV pour des masses de gluinos allant jusqu'à 350 GeV et des faibles différences de masses entre le stop et le neutralino.

Le quark top est le quark le plus lourd contenu dans le modèle standard. Découvert en 1995 par les deux expériences du Tevatron, il possède des caractéristiques atypiques telles qu'un temps de vie le plus court jamais observé qui le fait se désintégrer avant de pouvoir s'hadroniser et donne ainsi accès à sa masse dont sa mesure est alors d'une très grande précision. Les données accumulées par l'expérience DØ entre 2002 et 2009, représentant une luminosité intégrée de 5,4 fb⁻¹, sont utilisées pour effectuer cette mesure à partir de la méthode de l'élément de matrice dans les canaux di-leptoniques électron--électron, électron--muon et muon--muon. La valeur de la masse du quark top mesurée, 174.0 ± 1,8 (stat.) ± 2,4 (syst.) GeV, est en très bon accord avec les autres mesures effectuées. Sa précision est limitée, pour la première fois pour ces canaux, par les incertitudes systématiques. Dans cette thèse, plusieurs approches sont étudiées pour améliorer la précision de la mesure : l'utilisation d'informations sur l'identification de jets issus de quarks b afin d'optimiser la sélection des événements top--anti-top et une meilleure détermination des incertitudes systématiques principales. Une attention particulière est portée sur la simulation Monte-Carlo des muons à DØ : l'amélioration de l'ajustement de la résolution sur la mesure de l'impulsion transverse des muons simulés avec les données, discutée dans cette thèse, sera utilisée afin d'améliorer les prochaines mesures des propriétés du quark top ainsi que d'autres analyses menées dans l'expérience.

Recherche de nouvelle physique dans le canal B0s --> J/psi phi auprès de l'expérience LHCb: Dans le Modèle Standard, la différence de phase apparaissant dans la désintégration B0s --> J/psi phi est prèdite avec une grande précision. Cette observable est une sonde pour mettre en évidence de la Nouvelle Physique car l'oscillation B0s -B0sbar s'effectue via un diagramme en boucles sensible à la nouvelles particules. Nous avons développé une sélection simplifiée pour les données de 2010. Elle évite tous biais sur la distribution en temps propre afin de réduire l'incertitude systématique. De plus, nous contrôlons les performances d'étiquetage pour les événements B0s --> J/psi phi en utilisant les canaux similaires B0d--> J/psi K*0 et B+ --> J/psi K+. Avec les données de 2010, nous obtenons 570 événements de signal avec une luminosité intégré de 36 pb−1, une puissance de d'étiquetage de (2, 2 ± 0, 4)% et une résolution temporelle de 50 fs. Nous avons étudié une sélection alternative, qui maximise la sensibilité à la phase phis en utilisant des coupures biasant le temp propre. Nous avons proposé une méthode pour corriger la déformation de temps propre à partir des données. Nous avons développé un programme d'ajustement pour déterminer la phase phis. Avec les données 2010, la valeur touveé est phis = [−2, 7,−0, 5] rad à 68% de confiance. Ce résultat est compatible avec la prédiction du Modèle Standard.

Les excellentes propriétés diélectriques des fluides fluorocarbures saturées (" SFCs " ; de forme CnF(2n+2)) on permis leur utilisation comme fluides caloporteurs pour le refroidissement par immersion directe de l'électronique, par exemple, de la série de supercomputers Cray. Ces fluides sont aussi utilisées comme milieu pour le transfert de chaleur dans les processus de soudure " non-contact " en phase vapeur et pour le déverminage des circuits électroniques dans une atmosphère uniforme à température élevée. Leurs grandes transparences aux ultraviolets, leur ininflammabilité et non-toxicité ont aussi permis leur utilisation comme radiateurs pour les détecteurs de rayonnements Tcherenkov ; ces fluides ont aussi servies comme radiateurs liquides et vapeurs dans nombreuses expériences en physique des particules et physique des astroparticules. Les systèmes de circulation des fluides fluorocarbures empruntent souvent des cycles thermodynamiques similaires à ceux qui sont utilisés pour les fluides frigorifiques récemment développées pour remplacer des fluides CFC (chlorofluoro- carbures). Cependant, ces nouveaux fluides sont conçus pour pouvoir se désintégrer facilement sous l'irradiation ultraviolette stratosphérique ; ils ne sont pas résistants aux radiations ionisantes, et ne peuvent donc pas être utilisés pour le refroidissement direct des détecteurs dans un environnement radioactif très important comme, par exemple, dans les expériences auprès du collisionneur LHC au CERN. Les molécules de SFC pures sont par contre extrêmement résistantes aux radiations grâce à la présence de liaisons simples de type C-F. Leur utilisation comme fluides caloporteurs en régime évaporatif a été proposé et développé au CPPM pour le détecteur à pixels de l'expérience ATLAS au LHC. Plus tard, cette technique a été choisie aussi pour tout le trajectographe silicium de l'expérience ATLAS, ainsi que pour les trajectographes silicium des expériences ALICE et TOTEM au LHC. Les expériences ATLAS et CMS utilisent aussi les SFCs comme fluides caloporteurs sous forme liquide. Le régime évaporatif exploite la chaleur latente de vaporisation et permet la circulation d'une masse moins importante de fluide que dans un système fonctionnant sous forme liquide. Grâce à une viscosité moins importante que celles de fluides caloporteurs à base de glycol-eau, une tuyauterie plus légère de diamètre réduit est possible, ce qui diminue - par conséquence - le bilan '%X0' du trajectographe.Une technique ultrasonique pour l'analyse des mélanges de vapeurs SFC a été développée comme alternative à la réfractométrie UV pour les radiateurs Tcherenkov du détecteur SLD-CRID (" Cherenkov Ring Imaging Detector " : détecteur de rayonnement Tcherenkov par focalisation en anneau) à SLAC (Stanford Linear Accelerator Center, Californie, USA) pendant les années 1980. La technique a été utilisée plus récemment dans plusieurs détecteurs de rayonnement Tcherenkov, et a aussi trouvé des applications dans l'industrie pétrolière et dans la fabrication des semiconducteurs par le processus MOCVD (" Metal-Organic Vapour Deposition ; fabrication par la déposition des vapeurs métallo-organiques). Cette technique a aussi démontré une sensibilité suffisante pour être utilisée dans l'analyse des mélanges de gaz utilisés dans l'anesthésie. L'analyse des mélanges de vapeur par ultrasons est aujourd'hui sous évaluation pour le refroidissement du trajectographe ATLAS par mélanges de fluides SFCs. Le travail de l'auteur dans plusieurs domaines d'application des ces fluides versatiles constitue le sujet de ce mémoire.

Il y a plus de trente ans, les physiciens ont montre un interet particulier pour les desintegrations semi-leptoniques du kaon, Kl4. Les mesures des observables liees a ces desintegrations fournissent des informations importantes sur les interactions faible et forte. Nous considerons ces desintegrations dans le cadre de la theorie desperturbations chirale basee sur un Lagrangien effectif dont les degres de liberte ne sont pas uniquement les mesons pseudo-scalaires mais aussi les leptons legers et le photon. Il existe de nombreuses experiences de basse energie et de haute precision, comme E865, Dafne, Na48/2 et KTeV, visant a mesurer ces modes avec une precision jamais atteinte auparavant, grace a une augmentation considerable de la statistique. L'exploitation de ces donnees de haute precision rend incontournable la necessite de controler d'une maniere quantitative certains effets indesirables dont les corrections radiatives. Nous avons evalue, analytiquement et numeriquement, ces effets a l'ordre d'une boucle et considere la brisure d'isospin due a la difference de masse des quarks legers.

La compréhension de la structure interne du nucléon à partir de la ChromoDynamique Quantique est un enjeu majeur de la physique hadronique. Seule la QCD sur réseau permet d'évaluer numériquement les observables à partir des principes ab-initio. Le sujet de cette thèse est l'étude des facteurs de forme du nucléon et le premier moment des fonctions de distributions de partons en utilisant une action discrétisée avec des fermions de masse twistée. Cette dernière a l'avantage de supprimer les effets de discrétisation au premier ordre en la maille du réseau. D'autre part, l'ensemble des simulations permet un contrôle accru des erreurs systématiques. Après avoir détaillé les techniques de calcul utilisées, je présenterai les résultats obtenus pour un large éventail de paramètres, mailles de réseau variant entre 0.056 fm et 0.089 fm, volumes compris entre 2.1 et 2.7 fm et masses de pions dans le domaine 260-470 MeV. La constante de renormalisation vectorielle a ainsi été obtenue dans le secteur du nucléon avec une grande précision. Pour le rayon de charge électrique, les effets de volume fini mis en évidence fournissent une clef pour expliquer sa dépendance chirale vers le point physique. Les résultats pour le moment magnétique et axial, les fractions d'impulsion et d'hélicité portées par les quarks, ne présentent pas d'effets de discrétisation ni de volume fini significatifs. Aux masses de pions considérées, leurs valeurs montrent une déviation par rapport aux valeurs expérimentales, leur comportement chiral n'exhibant pas la courbure prédite par les perturbations chirales qui permettrait de résoudre ce désaccord apparent.

Cette thèse est dédiée à l'étude de la propagation des électrons et positrons cosmiques dans la Voie Lactée ainsi qu'à la détection indirecte de matière sombre. L'existence de la matière sombre dans l'Univers est une hypothèse raisonnable du point de vue de la cosmologie, de l'astrophysique mais également de la physique des particules. Pourtant sa détection nous échappe encore et il n'est pas possible de vérifier la validité de cette hypothèse autrement que par des moyens faisant intervenir la gravitation. L'une des voies possibles pour la détection de la matière sombre et la compréhension de ses propriétés, consiste à chercher les produits de son annihilation ou de sa désintégration dans les rayons cosmiques Galactiques. Durant ces trois dernières années, les données concernant les flux d'électrons et de positrons cosmiques se sont accumulées et ont atteint des précisions remarquables. Une telle précision expérimentale exige que l'on rafine les modèles théoriques et que l'on quantifie les erreurs. Cette thèse s'efforce donc de recenser et de quantifier toutes les sources d'incertitudes des prédictions de flux d'électrons et de positrons cosmiques, qu'ils soient primaires ou secondaires, classiques ou exotiques. La plus grande attention a été portée sur les sources et la propagation dans le halo Galactique. De plus, une étude des émissions gamma et radio associées à ces rayons cosmiques est présentée, toujours avec la même volonté de mesurer les incertitudes. Enfin, un état des lieux de la recherche de détection de l'annihilation ou de la désintégration de la matière sombre galactique est présenté.

L'expérience H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic system) a pour objectif l'observation du ciel austral en rayons gamma de très haute énergie. L'observatoire, constitué de quatre télescopes fonctionnant en stéréoscopie et situé en Namibie, est un des plus performants au monde. Enregistrant des données depuis 2003, c'est l'instrument idéal pour l'observation du plan galactique et la détection des nombreuses sources qui s'y trouvent. Trois méthodes d'analyse ont été mises en place, s'appuyant sur différentes propriétés des gerbes électromagnétiques issues de l'interaction des gamma avec l'atmosphère. L'objectif premier de cette thèse était de combiner les informations issues de ces trois méthodes pour la sélection des événements et la reconstruction de la direction et de l'énergie des gamma. La nouvelle analyse, appelée Xeff, apporte un gain significatif sur la qualité de la sélection et sur la précision de reconstruction de l'énergie et de la direction. L'analyse Xeff a été utilisée pour l'étude de nébuleuses de pulsar telles que Vela X, G0.9+0.1 et MSH 15-52. De nouveaux résultats ont été mis en évidence concernant l'extension de la source (Vela X) ou la forme spectrale (G0.9+0.1 et MSH 15-52) grâce à de nouvelles observations et à l'efficacité de l'analyse mise en place. Dès 2010, l'expérience rentrera dans une nouvelle phase avec l'achèvement d'un cinquième télescope, dédié à l'observation des rayons gamma à partir de quelques dizaines de GeV. Les tests mis en place pour l'étalonnage des photomultiplicateurs et les résultats obtenus sont décrits dans le manuscrit.

Nous étudions des solutions avec flux de la théorie des cordes, sur un espace-temps dix-dimensionnel séparé en un espace-temps quatre-dimensionnel maximalement symétrique, et une variété interne six-dimensionnelle M, étant ici une variété résoluble (un tore twisté). Ces solutions sont intéressantes pour relier la théorie des cordes à une extension supersymétrique (SUSY) du modèle standard des particules, ou à des modèles cosmologiques. Pour des solutions SUSY des supergravités de type II, la présence de flux sur M aide à résoudre le problème des moduli. Une classe plus large de variétés que le simple Calabi-Yau peut alors être considérée pour M, et une caractérisation générale est donnée en terme de Géométrie Complexe Généralisée: M doit être un Calabi-Yau Généralisé (GCY). Il a été montré qu'une sous-classe de variétés résolubles sont des GCY, donc nous allons chercher des solutions sur de telles M. Pour y parvenir, nous utilisons une méthode de résolution algorithmique. Nous étudions ensuite un certain type de solutions: celles qui admettent une structure SU(2) intermédiaire. Par la suite, nous considérons le twist, une transformation qui relie des solutions sur le tore à d'autres sur variétés résolubles. En déterminant des contraintes sur le twist pour générer des solutions, nous parvenons à relier des solutions connues, et nous en trouvons une nouvelle. Nous l'utilisons également pour relier des solutions avec flux de la corde hétérotique. Nous considérons finalement des solutions de de Sitter dix-dimensionnelles. Plusieurs problèmes, dont la brisure de la SUSY, rendent la recherche de telles solutions difficile. Nous proposons un ansatz pour des sources brisant la SUSY qui aide à surmonter ces difficultés. Nous donnons alors une solution explicite sur variété résoluble, et discutons partiellement sa stabilité quatre-dimensionnelle.