Les désintégrations rares $B^{0}_{s} \to \mu^+ \mu^-$ et $B^{0} \to \mu^+ \mu^-$ sont des canaux de référence pour contraindre les modèles au-delà du Modèle Standard avec secteur de Higgs étendu. Dans le Modèle Standard, le rapport d' embranchement de ces désintégrations est prédit avec une bonne précision: $\mathcal{B}(B^{0}_{(s)} \to \mu^+ \mu^-) = (3.2 \pm 0.2) \times 10^{-9}$ et $\mathcal{B}(B^{0} \to \mu^+ \mu^-) = (0.10 \pm 0.01) \times 10^{-10}$. Tout écart par rapport à ces valeurs peut donner des indications sur une nouvelle physique. Le cœur de cette thèse, basée sur l'analyse des données prises par l'experience LHCb en 2011, comporte deux thèmes principaux: le rejet du bruit de fond et l'extraction du signal. Nous avons optimisé un classificateur multivariée basé sur les arbres de décision boostés permettant une réduction drastique du bruit de fond de $B \to h^+ h'^-$ ($h \equiv \pi, K$). Après la sélection, environ 76$\%$ du bruit de fond combinatoire de $B^{0}_{s} \to \mu^+ \mu^-$ est éliminé, tout en conservant une efficacité sur le signal de l'ordre de 92$\%$. Une autre discrimination entre le signal et le fond est réalisé avec un autre classificateur multivarié optimisé pour avoir un grand rejet du bruit de fond dans la région de faible efficacité en signal. Le travail présenté dans cette thèse décrit l'optimisation d'un des arbres de décision boostés qui supprime 99.9$\%$ du bruit, après le processus de sélection ci-dessus, pour une efficacité de signal de 50$\%$. Nous avons proposé une méthode pour estimer les signaux présents dans notre échantillon de données en utilisant un ajustement de la fonction de vraisemblance. La validation de l'ajustement avec simulation reflète la bonne estimation des incertitudes statistiques et les incertitudes systématiques ont été soigneusement étudiés et prises en compte dans les résultats finaux pour l'échantillon de données de 2011: $\mathcal{B}(B^{0}_{s} \rightarrow \mu^+\mu^-) = (1.4 \left(^{+1.6}_{-1.1} \right)_{(stat)} \left(^{+0.5}_{-0.8} \right)_{(syst)} ) \times 10^{-9}$ et $\mathcal{B}(B^{0} \rightarrow \mu^+\mu^-) = (0.3 \left(^{+0.5}_{-0.4}\right)_{(stat)} \left(^{+0.5}_{-0.3}\right)_{(syst)}) \times 10^{-9}$. Etant donné l'absence de signal, les limites supérieures des rapports d'embranchement sont calculées: $\mathcal{B}(B^{0}_{(s)} \to \mu^+ \mu^-)<4,5 \times 10^{-9}$ et $\mathcal{B}(B^{0} \to \mu^ + \mu^-) <1,0 \times 10^{-10}$ á 95\% de niveau de confiance, qui sont les limites les plus restrictives jusqu'à ce jour.

La corde topologique établit un contexte dans lequel beaucoup de caractéristiques de la théorie des cordes complète, comme les aspects complémentaires de la description par la surface d'univers et l'espace cible, ou la dualité entre corde ouverte et corde fermée, mènent à des techniques de calcul qui vont au-delà de la théorie perturbative. Ce mémoire résume mes activités de recherche dans ce domaine. La présentation est organisée autour des calculs de la fonction de partition de la corde topologique Z_top basés sur des perspectives diverses sur la corde topologique.

Le monde de l'infiniment petit est le domaine d'étude de la physique des articules. Cette physique s'attache à décrire de façon cohérente la nature et le comportement des particules élémentaires qui constituent la matière. Les accélérateurs (collisionneurs) de particules permettent de repousser toujours plus avant les connaissances dans ce domaine en produisant des particules, inobservables autrement, par le biais de collisions à très haute énergie. Le travail présenté dans cette thèse s'inscrit dans cet axe de recherche et s'intéresse à l'étude du quark top qui est la dernière brique de matière découverte et la plus lourde particule élémentaire connue. La propriété étudiée, l'asymétrie de charge des paires de quark top-antitop, a suscité un vif intérêt par le passé (2011) au sein de la communauté du fait de mesures réalisées auprès du collisionneur Tevatron. Ces mesures ont dévoilé des déviations importantes par rapport aux prédictions réalisées dans le cadre du modèle standard de la physique des particules. De nouvelles mesures de l'asymétrie de charge réalisées au Tevatron (auprès du détecteur D0) et au LHC (auprès du détecteur ATLAS) sont présentées dans cette thèse.

Cette thèse étudie les premiers instants d'une collision d'ions lourds. Juste après cette collision, il a été démontré que la matière produite -- appelée Plasma de Quarks et de Gluons (PQG) -- est très loin de l'équilibre thermique. On voudrait donc savoir si le PQG thermalise, et quelle est l'échelle de temps caractéristique pour cela. Le manuscrit expose l'étude de ces questions dans deux sortes de théories. Dans un premier temps, on étudie une théorie scalaire. En initialisant cette dernière dans un état hors équilibre, on peut étudier l'approche de l'équilibre pour un système de volume fixe ou un système en expansion unidimensionnelle. Dans les deux cas, des preuves d'une possible thermalisation peuvent être observées : une équation d'état se forme, le tenseur des pressions devient isotrope et le nombre d'occupation tend vers une distribution d'équilibre thermique classique. Ces résultats sont obtenus à l'aide de l'approximation classique statistique (ACS), qui permet d'inclure des contributions au-delà de l'ordre dominant de la théorie des perturbations. Dans un second temps, le "Color Glass Condensate", une théorie effective basée sur la Chromodynamique quantique adaptée à l'étude des premiers instants suivant la formation du PQG, est utilisé pour étudier de manière plus réaliste l'approche de l'équilibre thermique dans les collisions d'ions lourds. Après avoir établi quelques prérequis pour l'utilisation de l'ACS, les simulations numériques effectuées avec les équations de Yang-Mills semblent indiquer que le PQG devient rapidement isotrope, tandis que son rapport viscosité sur entropie est très petit, ce qui est la caractéristique d'un fluide quasi idéal.

Une mesure de l'asymétrie de CP dépendante du temps des désintégrations radiatives B0 en KS pi+ pi- gamma, est effectuée à partir d'un échantillon de 470.9 millions d'événements Upsilon(4S) en BBbar enregistrés par le détecteur BaBar auprès du collisionneur asymétrique Pep-II situé au SLAC. En utilisant les événements satisfaisant m(K pi pi)<1.8 GeV/c^2, 0.60.945 GeV/c^2, les paramètres de violation de la symétrie de CP ainsi obtenus sont S(KS pi+ pi- gamma) = 0.137 pm 0.249 + 0.042 - 0.033 et C(KS pi+ pi- gamma) = -0.390 pm 0.204 + 0.045 - 0.050. À partir de ces résultats la valeur de l'asymétrie de CP dépendante du temps reliée aux états propres de CP Rho0 KS, est extraite: S(KS Rho0 gamma) = 0.249 pm 0.455 + 0.076 - 0.060. Cette observable apporte de l'information relative aux états de polarisation du photon dans les processus sous-jacents de transitions radiatives b en s gamma. En utilisant l'hypothèse de conservation de la symétrie d'isospin, l'extraction de S(KS Rho0 gamma) à partir S(KS pi+ pi- gamma) est effectuée à partir de l'étude des désintégrations B+ en K+ pi+ pi- gamma, où les amplitudes des différentes résonances intermédiaires Rho0 K+, Kstar0 pi+ et (K pi) S-wave pi+, contribuant au système K pi pi, sont mesurées. Cette étude, en plus de l'information nécessaire à l'extraction de S(KS Rho0 gamma), a permis d'extraire les contributions relatives des résonances kaoniques au système K pi pi, ainsi que les fractions globales des modes résonants Rho0 K+, Kstar0 pi+ et (K pi) S-wave pi+, constituant une source d'information utile à d'autres études sur la polarisation du photon.

Le travail présenté dans cette thèse a été effectué sur l'expérience DELPHI située auprès du collisionneur LEP. Nous commençons par décrire l'appareillage, son fonctionnement et ses performances ainsi que les types de bruit de fond simulant les désintégrations du Z0. Nous décrivons ensuite le fonctionnement du déclenchement dans DELPHI et plus spécifiquement dans le Détecteur Externe. Son efficacité de déclenchement de premier et second niveaux est calculée et le travail effectué pour la réalisation d'un troisième niveau est exposé. Une méthode originale destinée à rejeter les événements hors temps est également présentée. Nous continuons par une description théorique du canal électron-positron en deux muons puis par une étude des critères de sélection de ces événements ainsi que leurs différentes corrections. Nous présentons ensuite les résultats obtenus par trois méthodes pour la section efficace et l'asymétrie avant-arrière dans le canal muonique. Un ajustement sur les données fournit la valeur des constantes de couplage axiale et vectorielle ainsi que celle de l'angle faible. Finalement une étude sur la distribution en acolinéarité des événements et la comparaison avec les prédictions d'un Monte-Carlo est exposée.

The LHC at CERN is now undergoing a set of upgrades to increase the center of mass energy for the colliding particles to be able to explore new physical processes. The focus of this thesis lies on the so called phase II upgrade which will preliminarily be completed in 2023. After the upgrade the LHC will be able to accelerate proton beams to such a velocity thateach proton has a center of mass energy of 14 TeV. One disadvantage of the upgrade is that it will be harder for the atlas detector to isolate unique particle collisions since more and more collisions will occur simultaneously, so called pile-up. For 14 TeV there does not exist a full simulation of the atlas detector. This thesis instead uses data from Monte Carlo simulations for the particle collisions and then uses so called smearing functions to emulate the detector responses. This thesis focuses on how a mono-jet analysis looking for different wimp models of dark matter will be affected by this increase in pile-up rate. The signal models which are in focus are those which try to explain dark matter without adding new theories to the standard model or QFT, such as the effective theory D5 operator and light vector mediator models. The exclusion limits set for the D5 operators mass suppression scale at 14 TeV and 1000 fb-1are 2-3 times better than previous results at 8 TeV and 10 fb-1. For the first time limits have been set on which vector mediator mass models can be excluded at 14 TeV.

Le Modèle Standard est le cadre qui permet de décrire les interactions entre les particules et leur dynamique. Le mécanisme de Higgs est une solution pour introduire naturellement un terme de masse dans la description théorique de ce modèle. Après la rupture spontanée de la symétrie électrofaible, une nouvelle particule scalaire massive est introduite, le boson de Higgs. Comme celui-ci n'a pas encore été découvert, la recherche du boson de Higgs est effectué au Tevatron, qui est un collisionneur pp ̄ à une énergie au centre de masse de 1.96 TeV. Pour MH = 135 GeV, le mode de désintégration dominant est H → bb ̄. L'analyse présentée dans ce document est axée sur le domaine en masse 100 < MH < 150 GeV, dans le canal où le boson de Higgs est produit en association avec un boson W se désintègrant en un lepton chargé (électron ou muon) et un neutrino. L'étude de cet état final repose sur les informations recueillies auprès de toutes les parties du détecteur DØ. Un résultat basé sur 5.3 fb−1 de collisions récoltées durant le RunII du Tevatron est présenté ici. Afin d'augmenter la sensibilité au signal, l'analyse est séparée en sous-canaux en fonction de la saveur du lepton considéré, le nombre de jets dans l'état final, le nombre de jets identifiés comme provenant de quarks b et par périodes de prise de données. Après sélection des événements, une technique d'analyse multivariée est utilisée pour séparer les événements de type signal du bruit de fond physique et instrumental attendu. Comme un bon accord entre les données et simulation est observé, une limite supérieure observée (attendue) de 4.5 (4.8) est placée (pour MH = 115 GeV) sur le rapport entre la section efficace pp ̄ → W H multipliée par le rapport d'embranchement H → bb ̄ et la prédiction du Modèle Standard, à 95% de niveau de confiance. Alors que les dernières données du Tevatron sont en cours d'analyse, les perspectives de recherche au Tevatron sont exposées ici. Les améliorations futures pour la publication finale sur la recherche dans le canal WH → lνbb ̄ sont présentées. La masse invariante dijet étant la variable la plus discriminante, l'amélioration de la résolution du pic de masse est un enjeu important, ainsi que l'optimisation de l'utilisation des outils d'identification de jets de quarks b et du discriminant final. Une amélioration significative est obtenue au niveau de la limite.

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.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Apresentam-se aqui os resultados da simulação do Espectrômetro de Dipolo do Forward Próton Detector (FPD) do experimento DØ usando o Geant4 O FPD consiste de um conjunto de espectrômetros de momentum localizados no tubo do feixe em ambos os lados do detector DØ com o objetivo de detectar prótons e/ou antiprótons produzidos em eventos difrativos resultantes das colisões próton-antipróton no centro do DØ Para determinar quais os fatores influenciam a resposta do FPD, utilizamos eventos com = 2 TeV gerados pelo programa PHOJET Nesta dissertação realizou-se a simulação de um detector bem conhecido, neste caso os espectrômetros de dipolo do FPD a fim de entender como desenvolver simulações utilizando o Geant4 para futuras aplicações no LHC / We present here the results from the simulation of the Dipole Spectrometer of the Forward Proton Detector (FPD), using the Geant4 simulation package. The FPD consists of momentum spectrometers placed in the beam pipe in both sides of DØ experiment. It was built to tag protons and/or antiprotons produced in diffractive events as a result of the collisions at the center of DØ. In order to estimate the response of our simulation we used events at = 2 TeV generated with PHOJET. Our motivation to simulate the dipole spectrometer of FPD is to learn and understand how Geant4 operates in order to use it in future applications at LHC