L'ensemble des interactions entre particules est à ce jour décrit dans un modèle appelé Modèle Standard. Celui-ci sera brièvement décrit dans le premier chapitre de ce manuscrit. Cependant, il apparait que ce n'est pas un modèle complet capable de tout expliquer ce que l'on observe à l'échelle de l'infiniment petit et d'unifier l'ensemble des couplages à grande énergie. C'est pourquoi de nombreuses théories ont vu le jour, avec plus ou moins de succès, dans l'espoir d'avoir une théorie du "tout". Parmis ces modèles, beaucoup prédisent l'existence de particules ayant certaines propriétés, on les appelle Leptoquarks. <br />Ce manuscrit présente une analyse pour la recherche de telles particules aboutissant finalement non pas a une decouverte mais a une limite d'existence en fonction de leur masse. Cette analyse a été effectuée à partir de données collectées auprès du détecteur D0 situé à un des points autour de l'accélérateur TeVatron à Fermilab, près de Chicago. Le cadre expérimental de cette expérience sera décrit dans le second chapitre. Ce manuscrit présente également la contribution que j'ai eu auprès de la collaboration de D0 pour la calibration du calorimètre électromagnétique.

Cette thèse présente le travail de trois ans effectué dans l'expérience CMS, dans le contexte des premières collisions proton-proton du LHC. L'étude porte en particulier sur la recherche du boson de Higgs. Cette particule, dont l'existence est prévue par le Modèle Standard, n'a encore jamais été observée, mais elle est toujours activement l'objet de recherches auprès de collisionneurs à très hautes énergies. Dans le passé récent, les expériences au LEP et Tevatron ont permis d'exclure l'existence du Higgs dans les domaines de masse < 114 GeV/c2 et [147, 179] GeV/c2, avec un intervalle de confiance de 95%. Au moment où le sujet de cette thèse a été décidé, les domaines de masse très faible et très élevé étaient donc les régions les plus intéressantes. Avec les données de collisions de 2011, je me suis occupé de la question de la stabilité et uniformité de la réponse du calorimètre électromagnétique (ECAL). Des électrons isolés, provenant de la désintégration de boson W en en voie électron-neutrino ont été utilisé pour caractériser la réponse du ECAL (corrections locales d'uniformité, corrections de transparence des cristaux, vieillissement des cellules de lecture). Ceci sert de référence pour l'analyse du Boson du Higgs se désintégrant en deux photons, qui est le canal favori pour des hypothèses de masse faible et qui exige une une résolution en énergie optimale pour mieux profiter de la résonance trés étroite du boson du Higgs pour ces masses. L'analyse de physique effectuée dans cette thèse porte sur la recherche de bosons de Higgs dans l'autre région de masse encore permise par les contraintes expérimentales. En particulier, j'ai étudié le canal de désintégration H > WW > lνqq pour des masses du Higgs mH > 2mW. Ce canal est celui qui offre la plus grande section efficace de production (σ × B) pour le boson de Higgs, même s'il est pénalisé par des bruits de fonds de processus standards importants. Une stratégie d'analyse complète a été définie: j'ai étudié les performances pour la physique de la reconstruction et de l'identification des leptons isolés, fortement contribué à la définition et à la caractérisation du déclenchement (trigger) pour ce canal, et procédé à une analyse détaillée des sources d'incertitudes systématiques affectants l'interprétation statistique des résultats. En absence d'une déviation par rapport à l'attendue des bruits de fonds du modèle standard, des limites supérieures sur la masse du boson de Higgs ont été obtenu, entre 320 et 400 GeV/c2 environ.

Le spectromètre à muons du détecteur ALICE, installé au LHC, est dédié à la mesure des quarkonia (J/psi et upsilon) et des saveurs lourdes ouvertes qui se désintègrent en muons. Un grand nombre d'étapes (R&D, simulation et construction) ont été nécessaires pour réaliser les systèmes de tracking et de trigger du spectromètre. Les prises de données sont actuellement en cours. Ce document présente mes activités de recherche durant l'évolution du projet.

Supersymmetry is an attractive extension of the standard model of particle physics. It associates to every bosonic degree of freedom a fermionic one and vice versa. Supersymmetry unifies the coupling constants of the electromagnetic, weak and strong forces at a high scale and provides a candidate for the elusive dark matter. Supersymmetry could be discovered at the LHC, the proton--proton collider at CERN which has started operations in 2008. The LHC is foreseen to have a center--of--mass energy of 14~TeV, opening up a new mass range to be explored to search for supersymmetric particles with the ATLAS and CMS experiments. The development and production of electronics for these detectors has been a challenge, e.g. for the readout board for the electromagnetic calorimeter. Reconstructing the physics events with the best precision, in particular the reconstruction and identification of electrons and photons in the large QCD background has been prepared in extensive test beam studies and Monte Carlo simulations. If the Higgs boson and supersymmetry are discovered, the properties of the (s)particles such as the masses, branching ratios must be measured precisely, either at the LHC or at a future e+e- linear collider. The SFitter project aims to determine the underlying theoretical model parameters from the correlated experimental measurements including theoretical errors. The methods are applied to the extraction of the fundamental parameters of supersymmetry as well the measurement of the Higgs boson couplings at the LHC. The extrapolation of the supersymmetric parameters from the weak scale to the Grand Unification Scale could provide the basis towards the inclusion of gravity.

Les états quantiques du neutron dans le champ de pesanteur offrent une situation unique ou on mesure un phénomène quantique associe à la gravitation. Les neutrons qui rebondissent sous l'effet de la pesanteur au dessus d'un miroir parfait voient leur énergie restreinte à prendre des valeurs discrètes. Le projet GRANIT vise a mesurer précisément les niveaux d'énergie. Une méthode originale de mesure de l'énergie de transition entre deux états quantiques est proposée, ce sera la première phase du projet GRANIT. Sa faisabilité est démontrée et les paramètres du dispositifs sont optimises. La sensibilité de GRANIT à une hypothétique interaction supplémentaire entre le neutron et le miroir est analysée. Le potentiel de découverte est compare à celui d'autres expériences utilisant des neutrons. Notamment, l'utilisation d'un spectrometre dédié à la mesure du moment dipolaire électrique du neutron pour rechercher une nouvelle interaction dépendant du spin sera discutée.

Neutrino oscillations, the baryon asymmetry and dark matter are important evidences of new physics beyond the Standard Model. Neutrino oscillations imply neutrino masses and a lepton mixing matrix that can contribute to flavour violating processes and CP violation at low energies, accessible to next experiments, and to the CP violation necessary for baryogenesis. Among the most interesting implications, is flavour violation in the lepton sector, but it has only been observed in neutrino oscillations. By analogy with quarks, it is then possible to deduce a principle of minimal flavour violation for leptons. Since such formulation is not straightforward in the lepton sector, we discuss dierent possibilities. Then we propose a definition which could be applied to various models and could help us in selecting between the possible neutrino mass generating mechanisms. Furthermore, if the seesaw mechanism describes neutrino masses, we can have a natural explanation to the baryon asymmetry of the universe with leptogenesis. In the context of leptogenesis including flavour effects, we demonstrate that the baryon asymmetry of the universe is insensitive to the low energy CP violating phases. This study is performed in the minimal extension of the Standard Model, with the introduction of 3 right-handed neutrinos and type-1 seesaw, only, and it is extended, in a following study, to the supersymmetric case. Since the seesaw parameter space is quite large, the numerical study is developed with the Markov Chain Monte Carlo method. In relation to dark matter, we study a scenario with very weakly coupled candidates and their production through the decay of a charged long-lived scalar particle. We compute the scalar particle number density, evaluating its gauge interactions, and compare it with Big-Bang Nucleosynthesis bounds. Then, we apply our results to the Minimal Supersymmetric Standard Model scenario with axino or gravitino as Lightest Supersymmetric Particle and stau or stop as Next to Lightest Supersymmetric Particle.

Le premier chapitre contient un bref rappel sur la physique des saveurs lourdes dans le Modèle Standard, et conclut par une description succinte de l'approche statistique utilisée dans CKMfitter.<br /> Le chapitre suivant évoque la violation de CP dans le secteur des kaons : sont traitées les contraintes sur la matrice CKM provenant des mesures de εK, ε′/ε, ainsi que l'´état des lieux et les perspectives sur la recherche des modes rares K+→π+νν et<br />KL→π0νν ; ce chapitre conclut par une étude prospective pour estimer le potentiel de<br />physique des kaons dans le cadre du modèle CKM. <br />Suivent deux chapitres décrivant des analyses de physique dans l'expérience BaBar : est d'abord présentée en détail l'analyse en amplitudes du mode B0 → K+π−π0 ; suit un état des lieux plus succint sur l'analyse en amplitudes dépendantes du temps du mode<br />B0 → K0π+π−, qui a déj`a fourni des résultats préliminaires à l'été 2007. La discussion est ensuite complétée par une description qualitative sur un projet d'étude combinée des contraintes sur la matrice CKM provenant des modes B → Kππ.

pas de résumé

Cette thèse a comme but la préparation à la recherche du boson de Higgs dans le canal diphoton au LHC, avec le détecteur ATLAS. <br /><br />Les problématiques qui sont étudiées s'articulent autour de la reconstruction du vertex H en deux photons, avec l'aide du calorimètre électromagnétique et du détecteur interne, et de la résolution en masse invariante diphoton.<br /><br />Des simulations différentes du détecteur ATLAS et les effets de la quantité de matière et des désalignements ont été étudiés. Des problématiques de calcul de la signification statistique ont également été discutées et le potentiel de découverte pour une basse luminosité integrée a été évalué.<br /><br />Une partie de la thèse se place dans le cadre des données CSC qui utilisent la plus récente simulation du détecteur ainsi que des méthodes de reconstruction mises au point et qui servent à effectuer une mise à jour de l'analyse effectuée par ATLAS. Toutes les étapes du traîtement du signal et du bruit de fond ont été discutées. Finalement on s'attend à voir un signal de 3 sigma avec une luminosité integrée de 10 fb-1

Nous avons présenté dans cette habilitation à diriger des recherches une étude détaillée des désintégrations hadroniques des mésons B en résonance charmonium et kaon B→(J/ψ,ψ(2S),χc0,χc1,χc2)K(*). La description phénoménologique de ces désintégrations est rendue difficile par l'échange de gluons entre les particules de l'état final. L'hypothèse de factorisation, basée sur le principe de transparence de couleur, est fréquemment utilisée pour décrire ce type de processus. Nos mesures ont non seulement confirmé la non validité de cette hypothèse dans sa forme la plus simple (factorisation naive), mais ont aussi permis de quantifier les contributions non factorisables. Pour les trois résonances J/ψ,ψ(2S) et χc1, nous avons effectué la première mesure globale des rapports d'embranchement. La plupart de nos valeurs sont les plus précises publiées à ce jour. Nous avons aussi effectué la première analyse angulaire complête des trois résonances dont nous avons extrait la fraction de polarisation longitudinale. Nous avons confirmé les résultats précédents, avec une bien meilleure précision. La présence de phases fortes dans l'état final a aussi été confirmée par la mesure du décalage de près de 9 déviations standards par rapport à zéro de la différence δ║−δ⊥. Nos résultats sur le χc0 sont compatibles avec des prédictions phénoménologiques basée sur la présence de fortes contributions non factorisables. Les résultats sur le χc2 sont en revanche en désaccord avec ces prédictions. Enfin, nous avons pu faire une recherche de violation de CP directe par la mesure des corrélations de triples produits. Nous avons observé aucun signe de violation de CP.