Les collisions d'ions lourds ultra-relativistes ont pour objectif principal l'étude des propriétés de la matière nucléaire soumise à des conditions extrêmes et de température de densité d'énergie. Les calculs de la ChromoDynamique Quantique (QCD) prédisent dans ces conditions une nouvelle phase de la matière dans laquelle on assisterait au déconfinement des constituants des hadrons en un plasma de quarks et gluons (QGP). Les saveurs lourdes (charme et beauté) sont produites lors de processus durs aux premieres instants de la collision puis traversent le milieu produit durant la collision. Par conséquent, la mesure des quarkonia et des saveurs lourdes ouvertes devrait être particulièrement intéressante pour l'étude des propriétés du système créé aux premiers instants de la collision. On s'attend à ce que les saveurs lourdes ouvertes présentent des sensibilités à la densité d'énergie via les mécanismes de perte d'énergie des quarks lourds dans le milieu et que les quarkonia soient sensibles à la température initiale du système via leur dissociation par écrantage de couleur. La mesure du flot des saveurs lourdes devrait apporter des informations concernant le degré de thermalisation des quarks lourds dans le milieu nucléaire. De plus, l'observable viscosité/entropie pourrait être obtenue en combinant les mesures du facteur de modification nucléaire et de flot. En conséquence, l'étude de la production des quqrkonia et saveurs lourdes ouvertes est un domaine de recherche intensément étudié au niveau experimental et théorique. Les mesures effectuées au SPS et RHIC ont permis de mettre en évidence plusieurs caractéristiques du milieu produit mais ont aussi laissé plusieurs questions sans réponse. Avec une énergie par paire de nucléon de 15 fois supérieure à celle du RHIC, le LHC entré en fonctionnement fin 2009, a ouvert une nouvelle ère pour l'étude des propriétés du QGP. Un des plus importants aspects de ce domaine en énergie est l'abondante production de quarks lourds utilisés pour la première fois comme sonde de haute statistique du milieu. Le LHC délivra les premières collisions pp à √s = 0.9 TeV en octobre 2009 et a atteint l'énergie de √s = 7 TeV en mars 2010. Un run pp à √s = 2.76 TeV a eu lieu en mars 2011 pendant une durée limitée. Les runs Pb-Pb à √sNN = 2.76 TeV ont eu lieu fin 2010 et 2011. ALICE (A Large Ion Collider Experiment) est l'expérience dédiée à l'étude des collisions d'ions lourds au LHC. ALICE enregiste aussi des collisions pp afin de tester les calculs perturbatifs de QCD dans la région des faibles valeurs de x-Bjorken et de fournir la référence indispensable pour l'étude des collisions noyau-noyau et p-noyau. ALICE enregistrera aussi, début 2013, des collisions p-Pb/Pb-p afin d'étudier les effets nucléaires froids. Les quarkonia et saveurs lourdes ouvertes sont mesurés dans ALICE suivant leur mode de désintégration (di)-muonique, (di)-electronique et hadronique. Cette thèse concerne l'étude des saveurs lourdes ouvertes dans les collisions pp et Pb-Pb avec les muons simples mesurés aux rapidités avant avec le spectromètre à muons d'ALICE. Le document est structuré comme suit. Le premier chapitre est une introduction à la physique des collisions d'ions lourds et du diagramme de phase de la matière nucléaire. Le deuxième chapitre présente les objectifs de l'étude des saveurs lourdes ouvertes dans les collisions proton-proton, proton-noyau et noyau-noyau. Un intérêt particulier est porté au domaine en énergie du LHC. Le troisième chapitre est une description du détecteur ALICE et du spectromètre à muons. Le quatrième chapitre présente les systèmes "online" et "offline". Le cinquième chapitre est un résumé des performances du spectromètre à muons pour la mesure des saveurs lourdes ouvertes dans les collisions pp au moyen des muons simples et dimuons. Les chapitres 6 à 9 concernent l'analyse de données. Le sixième chapitre décrit l'analyse des premières collisions pp à √s = 0.9 TeV collectées avec ALICE. L'objectif principal était la compréhension de la réponse du détecteur. Ces données ont permis aussi fixer la stratégie d'analyse des saveurs lourdes ouvertes : sélection des événements, optimisation des coupures, différentes sources de bruit de fond à soustraire. Le septième chapitre présente la mesure de la section de production des saveurs lourdes ouvertes dans les collisions pp à √s = 7 TeV. La méthode d'analyse est décrite. Cela concerne la sélection des collisions et traces reconstruites dans le spectromètre à muons, la soustraction du bruit de fond (composé principalement de muons issus de la désintégration de pions et kaons primaires), les corrections, la normalisation et la détermination des incertitudes systématiques. Les résultats expérimentaux sont discutés et comparés aux calculs perturbatifs QCD (calculs "Fixed Order Next-to-Leading Log"). Cela concerne les sections efficaces de production des muons issus de la désintégration des saveurs lourdes ouvertes aux rapidités avant (2.5 < y < 4) en fonction de la rapidité et de l'impulsion transverse (pt). Le huitième chapitre aborde la mesure des muons issus de la désintégration des saveurs lourdes ouvertes dans les collisions Pb-Pb à √sNN = 2.76 TeV collectées en 2010. Les effets de milieu nucléaire sont étudiés à partir du facteur de modification nucléaire RAA. La référence pp est déterminée à partir de l'analyse des collisions pp à √s = 2.76 TeV. Le facteur de facteur modification nucléaire est étudié en fonction de pt et de la centralité de la collision. Pour comparaison, les résultats obtenus à partir de la mesure du facteur de modification nucléaire central sur périphérique (RCP) sont aussi présentés. Le neuvième chapitre commence par une revue des différentes méthodes utilisées pour la mesure de la composante de flot elliptique. Les méthodes telles que les cumulants et Lee-Yang Zeroes, permettant de supprimer les effets non-flot, sont détaillées. Des premiers résultats prometteurs concernant la mesure de la composante de flot elliptique des muons sont discutés. Ils sont obtenus avec différentes méthodes et présentés en fonction de pt et de la centralité de la collision. Le manuscrit se termine par une conclusion et des perspectives.

Grâce a la grande section efficace de production de paires b \bar b, LHC offre une excellente occasion de faire des études de courants neutre changeant la saveur. Ces transitions sont sensibles aux effets de nouvelle physique. Cette these porte sur l'analyse des événements B0 → K∗ 0 e+e− qui permettent de mesurer la fraction de photon avec une polarisation droite et donc de rechercher des signaux de nouvelle physique émis dans la transition b → sγ . En effet, dans le Modele Standard, la polarisation des photons est gauche. La paire e+e−, lors que la masse invariante de la paire de leptons est basse, provient d'un photon virtuel et permet donc de sonder la polarisation de celui-ci. Cette mesure se fait grâce a l'étude des distribution angulaires de cette désintégration a quatre corps. Une première étape est la mesure du rapport d'embranchement dans le domaine de masse 30-1000 MeV/c2 . En effet, cette désintégration n'a jamais été observée dans cette région, y compris auprès des usines a B a cause du très faible rapport d'embranchement. Cette analyse comportant des électrons de basse impulsion transverse est expérimentalement complexe dans un environnement tel que celui du LHC. La mesure est faite relativement au rapport d'embranchement de la désintégration B0 → J/ψ (e + e−)K∗0 . En effet, cela permet de s'affranchir de nombreux effets expérimentaux ainsi que de la détermination absolue des efficacites. Le résultat, repose sur les donnees collectees par LHCb en 2011 et correspondant a une luminosité intégrée de 1 fb−1 : B(B 0 → K∗ 0 e+e−)30−1000 MeV/c = (3.19+0.75 −0.68 (stat) ± 0.22(syst) ± 0.15(PDG)) × 10− 7 en utilisant la valeur PDG pour le rapport d'embranchement de la désintégration B0 → J/ψ (e + e−)K∗0 . La dernière partie de la thèse porte sur des études Monte Carlo qui montrent que la précision sur la fraction de photon avec une polarisation droite que l'on peut espérer obtenir avec l'inclusion des données de 2012 est d'environ 0.1, comparable a la moyenne mondiale obtenue avec des méthodes differentes.

The cross sections for neutral current (NC) deep inelastic scattering (DIS) in e+p collisions with a longitudinally polarised positron beam are measured at high momentum transfer squared (Q2 > 185 GeV2) at the ZEUS detector at HERA. The HERA accelerator provides e+-p collisions at a centre-of-mass energy of 318 GeV, which allows the weak contribution to the NC process to be studied at high Q2. The measurements are based on a data sample with an integrated luminosity of 135.5 pb-1 collected with the ZEUS detector in 2006 and 2007. The single differential NC cross sections dsigma/dQ2, dsigma/dx and dsigma/dy and the reduced cross section are measured. The structure function xF3 is determined by combining the e+p NC reduced cross sections with the previously measured e-p measurements. The interference structure function xF 3^gamma,Z is extracted at Q2 = 1500 GeV2. The cross-section asymmetry between the positive and negative polarisation of the positron beam is measured and the parity violation effects of the electroweak interaction are observed. The predictions of the Standard Model of particle physics agree well with the measurements.

Cette thèse est consacrée à l'étude de systèmes quantiques intégrables tels des chaînes de spins, des théories de champs à 1+1 dimensions, et la dualité AdS/CFT. Cette dualité AdS/CFT est une conjecture, émise à la fin du siècle dernier, qui relie notamment le régime non-perturbatif d'une théorie de jauge superconforme (nommée N =4 super Yang- Mills) au régime perturbatif d'une théorie de cordes dans un espace à 10 dimensions (de géométrie AdS5×S5). Ce manuscrit explore les similarités entre des chaînes de spins intégrables et des théories de champs intégrables, tels Super Yang Mills. Il commence par une étude ap- profondie des chaînes de spins intégrables pour y construire explicitement un "flot de Bäcklund" et des "opérateurs Q" polynômiaux, qui permettent de diagonaliser le Hamil- tonien. Des théories de champs intégrables sont ensuite étudiées et des "fonctions Q" sont obtenues, qui sont l'analogue des opérateurs Q construits pour les chaînes de spins. Il apparaît que de nombreuses informations sont contenue dans les propriétés analytiques des fonctions Q. Cela permet d'aboutir, dans le cadre de l'ansatz de Bethe thermody- namique, à un nombre fini d'équations non-linéaires intégrales qui encode le spectre des niveaux d'énergie de la théorie considérée (en taille finie). Ce système d'équations est équivalent au système infini d'équations, connu sous le nom de système Y, qui dans le cas de la dualité AdS/CFT avait été conjecturé assez récemment.

La nature de la matière noire est l'une des plus importantes énigmes de la physique des hautes énergies, aussi bien du point de vue de la cosmologie que de la physique des particules. Dans ce rapport, je présente mes travaux de recherche sur la question de la matière noire dans le cadre de l'extension supersymétrique minimale du Modèle Standard (MSSM). En particulier, je m'intéresse à des scénarios dans lesquelles le neutralino est la particule supersymétrique la plus légère, et les confronte à des données expérimentales issues de différents secteurs, tels que les mesures cosmologiques de la densité de matière noire, la détection directe de matière noire, les données expérimentales du LEP et de Tevatron, les contraintes de physique des saveurs, les résultats expérimentaux des recherches de Higgs et de Supersymétrie au LHC. Je montre que le MSSM propose des solutions compatibles avec toutes les contraintes considérées.

The interactions, with emulsion nuclei, of O-16 ions accelerated at 2.1 GeV/nucleon in the Berkeley accelerator, are analyzed. A phenomenological study of the events, particularly reaction cross sections and multiplicities is exposed to nuclear theories with nucleons acting individually and collectively An study of the angular distributions of the reaction products and their correlations, particularly in the transversal space, is shown. Finally, a discussion of the present parton model of the nucleon structure is done, comparing it with the experimental results.

CERN is presently constructing the LHC, which will produce collisions of 7 TeV protons in 4 interaction points at a design luminosity of 1034 cm-2 s-1. The radiation dose resulting from the operation at high luminosity will cause a serious deterioration of the silicon tracker performance. The state-of-art silicon microstrip detectors can tolerate a fluence of about 3·1014 cm-2 of hadrons or charged leptons. This is insufficient for long-term operation in the central parts of the LHC trackers, in particular after the possible luminosity upgrade. By operating the detectors at cryogenic temperatures the radiation hardness can be improved by a factor 10. This work proposes a cryogenic microstrip detector module concept which has the features required for the upgraded LHC experiments at CERN. The module can hold an edgeless sensor, being a good candidate for improved luminosity and total cross-section measurements. The design of such a module is constrained by the requirements on radiation hardness and minimal mass. The choice of the component materials is guided by the properties of the silicon sensors, and the main criteria include best possible matching of the thermal dilatation, high thermal conductivity and appropriate elastic properties, in addition to the radiation resistance. A module design is proposed where, apart from the silicon sensor, both the support plate and the pitch adapter are processed on silicon. Future design options may also feature hybrids processed in silicon using thick-film techniques and cooling microchannels directly micromachined into the support plate. The best performance and highest degree of integration of the cooling is achieved with two-phase flow (high heat transfer coefficient) argon running through capillary pipes embedded in a CFC spacer close to the heat sources. A series of thermal tests have shown that silicon is an excellent heat spreader and its use as a structural material leads to a uniform temperature distribution in the sensor and support plate. The thermal resistance due to the glue layers dominates the thermal behaviour. The thermoelastic properties of the epoxies are key factors in the design. A series of samples were prepared to measure these properties of Araldite® 2011, Stycast® 1266 and Type L epoxies filled with fused quartz powder, as a function of temperature. Filling these epoxies reduces their thermal dilatation, nearly matching that of metals. This reduces the stress in the joints when cooling down. However, filling increases the Young modulus (E) of the epoxy so much, that the thermal stress increases with the filling factor. Furthermore, filling increases the viscosity and leads to thicker glue layers, which also increases the thermal stress in silicon. The idea of using filled epoxy was therefore abandoned. The E of unfilled epoxies at 77 K is between 4 and 8 times higher than that measured at 300 K. Thin layers of epoxy should be used to minimize the stress on the silicon substrate.Precision gluing jigs were designed and produced to assemble the prototype modules. The alignment with respect to the beam is done using a warm support plate, placed between the module and the vacuum chamber. The module is attached to this support structure through three thermally isolating precision support posts with dowels. The position of the module and its readout strips is thus accurately referred to the vacuum chamber, which itself can be aligned in the test beam line using optical targets.A first electrical prototype module was assembled using a 50 ?m pitch silicon microstrip sensor (32.5 cm2). Pitch adapter and support plate were processed on silicon. The CMS hybrid with APV25 readout chips was characterized at low temperature. First results were obtained down to 210 K, showing a decrease of the noise and the rise time and an increase of the pulse peak height with respect to the room temperature behaviour. A pair of edgeless silicon diode pad sensors was exposed to the X5 high-energy pion beam, in order to determine the edge sensitivity. A high-resistivity silicon p+-i-n+ planar diode detector (0.25 cm2) was diced through its front p+ implant to produce two halves of edgeless diode pad sensors. A large surface current on such an edge prevents the normal reverse biasing of this device but it can be sufficiently reduced by the use of a suitable cutting method, followed by edge treatment and by operating the sensor at low temperature. The gap width between the edgeless sensors, determined using the tracks measured by a reference telescope, was compared with metrology measurements. It was concluded that the depth of the dead layer is compatible with zero within the statistical accuracy of 8 µm and systematic accuracy of 6 µm.

Presented is a search for the rare hadronic B meson decay B0 -&amp;gt; eta phi. It is based on 86 x 10^6 BB pairs recorded by the BABAR experiment at the Stanford Linear Accelerator Center between 1999 and 2002. phi mesons are reconstructed in the channel phi -&amp;gt; K+ K-. eta mesons are reconstructed in the channels eta -&amp;gt; gamma gamma and eta -&amp;gt; pi+ pi- pi0. Signal events are identified by a candidate counting and a maximum-likelihood method. To ensure an unbiased measurement, the number of signal events is blinded throughout the analysis. Although no significant signal is found by either method, the maximum-likelihood method obtains a smaller statistical uncertainty. In this method, the branching fraction of the decay B0 -&amp;gt; eta phi is determined by the upper limit BR (B0 -&amp;gt; eta phi) &amp;lt; 3.28 x 10^-6 (90%). This value includes a systematic uncertainty of 6.2%. The cited upper limit is consistent with recent theoretical predictions. Therefore, this search gives no indication for particle interactions that are not described by the Standard Model of particle physics. / Vorgestellt wird eine Suche nach dem seltenen hadronischen B-Meson-Zerfall B0 -&amp;gt; eta phi. Sie basiert auf 86 x 10^6 BB-Paaren, die zwischen 1999 und 2002 vom BABAR-Experiment am Stanford Linear Accelerator Center aufgezeichnet wurden. phi-Mesonen werden im Kanal phi -&amp;gt; K+ K- rekonstruiert. eta-Mesonen werden in den Kanälen eta -&amp;gt; gamma gamma und eta -&amp;gt; pi+ pi- pi0 rekonstruiert. Zur Identifikation von Signalereignissen wird eine Abzählmethode und eine Maximum-Likelihood-Methode verwendet. Um eine unvoreingenommene Messung zu gewährleisten, bleibt die Anzahl der Signalereignisse während der gesamten Analyse blind. Durch keine der verwendeten Methoden wird ein signifikantes Signal nachgewiesen. Die Maximum-Likelihood-Methode liefert jedoch eine kleinere statistische Unsicherheit. In dieser Methode ist das Verzweigungsverhältnis des Zerfalls B0 -&amp;gt; eta phi durch die obere Grenze BR (B0 -&amp;gt; eta phi) &amp;lt; 3.28 x 10^-6 (90%) gegeben. Dieser Wert enthält eine systematische Unsicherheit von 6.2%. Die angegebene obere Grenze ist mit aktuellen theoretischen Vorhersagen konsistent. Damit gibt diese Untersuchung keine Hinweise auf Wechselwirkungen, die nicht durch das Standardmodell der Elementarteilchenphysik beschrieben werden.

Cette thèse présente la mise en oeuvre de la méthode de Gronau-London-Wyler (GLW) pour les désintégrations B-> D*K. Elle s'inscrit dans le cadre de la mesure de l'angle gamma du triangle d'unitarité de la matrice CKM. Les données utilisées proviennent de l'expérience babar. Après une revue de la violation de CP dans le Modèle Standard, les principaux moyens utilisés à l'heure actuelle pour mesurer l'angle gamma sont décrits, avec un intérêt particulier pour la méthode GLW. L'analyse des modes B-> D*K est ensuite présentée. Elle repose sur une sélection optimisée pour maximiser la sensibilité au signal. Un ajustement par maximum de vraisemblance permet de mesurer les quatre observables GLW $\mathcal A_{\CP\pm}^*$ et $\mathcal R_{\CP\pm}^*$ reliées à l'angle gamma. Les résultats obtenus sur les Runs 1 à 5 de BaBar, correspondant à 347 fb$^{-1}$, soit environ $381\times 10^6$ paires $B\bar B$, sont $\mathcal A_{\CP+}^*=-0,114\pm0,089\pm0,007$, $\mathcal A_{\CP-}^*=0,060\pm0,099\pm0,016$, $\mathcal R_{\CP+}^*=1,313\pm0,132\pm0,029$, $\mathcal R_{\CP-}^*=1,081\pm0,119\pm0,034$. Traduits en terme de coordonnées cartésiennes $x_\pm^*$ afin de faciliter la comparaison avec la méthode de Dalitz, ils mènent à $x_+^*=0,112\pm0,061\pm0,012$, $x_-^*=0,004\pm0,059\pm0,012$. Ces valeurs obtenues sont compatibles avec les mesures précédentes de babar et Belle. La prise en compte des modes $D*->D0gamma$ permet d'améliorer la précision, par une réduction de l'incertitude d'un facteur deux pour les observables de CP paire et d'un facteur trois pour celles de CP impaire. La précision obtenue sur les coordonnées cartésiennes est meilleure que celle provenant de la combinaison des mesures des analyses de Dalitz de BaBar et Belle. La statistique utilisée ne permet pas d'attendre avec $\mathcal R_{\CP\pm}^*$ une précision suffisante sur $r_B^*$ afin d'en déduire une contrainte sur gamma avec la méthode GLW seule. Néanmoins la combinaison de cette mesure avec celles issues des analyses de Dalitz déjà disponibles permettra de l'améliorer.

Les traitements de radiothérapie nécessitent la délivrance d'une dose précise au niveau de la tumeur et une bonne connaissance de la dose dans les zones avoisinantes. Ce calcul, habituellement réalisé par les TPS, exige des outils précis et rapides. La plate-forme de simulation Monte-Carlo GATE, basée sur le code GEANT4, offre un outil performant pour les applications de la médecine nucléaire mais aussi des fonctionnalités permettant de faire des calculs dosimétriques de façon fiable et rapide. Dans cette thèse, deux études ont été menées en parallèle: la validation de la plate-forme GATE pour la modélisation de sources d'électrons et de photons de basse énergie et l'exploitation optimisée des infrastructures de grille informatique pour réduire les temps de calculs des simulations. GATE a été validé pour le calcul de points kernels de dose d'électrons mono-énergétiques et comparé avec les résultats d'autres études Monte-Carlo. Une étude détaillée a été faite sur la gestion du dépôt d'énergie au cours du transport des électrons dans GEANT4. Nous nous sommes intéressés aussi à la validation de GATE concernant le dépôt de dose de photons de très basse énergie ( < 35 keV). Pour cela, trois modèles de sources radioactives utilisés en curiethérapie et contenant de l'iode 125 (modèle 2301 de Best Medical International ; Symmetra de UroMed/Bebig et 6711 d'Amersham) ont été simulés. Plusieurs caractéristiques dosimétriques ont été étudiées selon les recommandations du groupe de travail N°43 de l'AAPM (American Association of Physicists in Medecine). Les résultats obtenus montrent une bonne concordance entre GATE et les études prises comme référence et recommandées par l'AAPM. L'utilisation de simulations Monte-Carlo dans les applications médicales pour une meilleure définition de la dose déposée dans un volume tumoral, nécessite des temps de calculs longs. Afin de réduire ces temps, nous avons exploité l'infrastructure de la grille EGEE sur laquelle nos simulations sont distribuées en utilisant des techniques novatrices pour la prise en compte de l'état de la grille de calcul. Les temps nécessaires pour la simulation d'une radiothérapie utilisant des électrons ont été réduits jusqu'à un facteur 30. Une plate-forme web basée sur le portail GENIUS a été développée pour rendre accessible de façon simple toutes les modalités de soumission et de gestion des simulations ainsi que la gestion de données médicales (informations sur les patients, images CT, IRM...) sur les ressources de la grille. L'objectif final visé est de faire de GATE un outil fiable et utilisé en clinique pour des planifications de traitements de radiothérapie avec des temps de calculs acceptables (pas plus de 12 heures de calcul).