In this thesis, we study certain non-perturbative aspects of N=1 gauge theories. We show how to compute the expectation values of chiral operators (i.e., those that preserve the anti-chiral supercharges) exactly from a first-principle approach based on the path integral over the microscopic fields. The text is divided into two parts. The first one consists of an original introduction to the tools that underlie the researches and results obtained during this thesis. After a general introduction, we present some methods to obtain exact results. Covered topics include instantons, N=2 supersymmetry and localization, N=1 supersymmetry and holomorphy, and finally the Dijgraaf-Vafa matrix model formalism and the perturbative generalized Konishi anomaly equations. These preliminaries were chosen to enlighten the presentation of our results. A brief overview of our results is then. This includes localization in some N=1 gauge theories, its applications to the computation of chiral correlators as well as a non-perturbative discussion of the generalized Konishi equations and of the Dijkgraaf-Vafa glueball superpotential. We insist on the ideas and the results, postponing the details for the second part, which consists of a faithful reproduction of the papers published during this thesis and in which the author has been involved. / Dans cette thèse, nous étudions certains aspects non-perturbatifs des théories de jauge supersymétriques N=1. Plus précisemment, nous montrons comment les valeurs moyennes des opérateurs chiraux (qui préservent la moitié des supercharges) dans les vides quantiques peuvent ^etre calculées sans approximations, à partir d'une approche basée sur l'intégrale fonctionnelle sur les champs microscopiques. Ce mémoire est divisé en deux parties. La première consiste en une introduction à l'approche microscopique des théories de jauge supersymétriques. Une grande fraction de celle-ci est dédiée à la présentation des concepts et méthodes qui sont à la base du développement de ce formalisme et de nos recherches. Ceci inclut les instantons, la supersymétrie N=2 et la localisation dans l'intégrale fonctionnelle, la supersymétrie N=1 et l'holomorphie, et enfin l'approche de Dijkgraaf-Vafa basée sur un modèle de matrices et les équations d'anomalie généralisées de Konishi. Ensuite, nous présentons le formalisme microscopique et les résultats obtenus durant cette thèse. Nous expliquons comment utiliser la technique de localisation dans certaines théories de jauge N=1 et comment l'appliquer au calcul des valeurs moyennes des opérateurs chiraux. Nous discutons également de façon non-perturbative les équations d'anomalie généralisées de Konishi et le superpotentiel de Dijkgraaf-Vafa. La plupart des résultats exacts connus dans les théories de jauge N=1 sont reproduits, dont la condensation des gluinos et la brisure de la symétrie chirale. Nous insistons sur les idées et les résultats plutôt que sur les détails techniques. Ceux-ci sont décrits dans la seconde partie de ce mémoire, qui consiste en une reproduction fidèle des travaux publiés durant cette thèse.

Thèse (M.A.)--Université Laval, 2007. / Texte français ou anglais ; résumés en français ou en anglais. Bibliogr.: f. [45]-46. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Les effets non-perturbatifs jouent un rôle extrêmement important dans la physique théorique contemporaine. Par exemple, ils sont connus d’être responsables de divers phénomènes physiques tels que le confinement des quarks et les dualités. Une arène particulièrement riche pour ces effets est fournie par des théories de jauge et des cordes. En particulier, pour les théories avec la supersymétrie N=2 à 4 dimensions, les années récentes ont marqué un progrès remarquable en compréhension leur dynamique non-perturbative. Peut-être un des résultats les plus intrigants est l'apparition de l’intégrabilité dans plusieurs problèmes de cette sorte. Ces résultats fournissent des relations non-triviales entre différents systèmes physiques et constructions mathématiques et donnent l’espoir que beaucoup de problèmes de longue date peuvent être en fait exactement solubles. La thèse est supposée d’explorer ces relations entre les effets non-perturbatifs et l’intégrabilité. Plus précisément, il est suggéré d'étudier le problème des compactifications des théories des cordes qui préservent la supersymétrie N=2. Leur action effective à basses énergies est complètement déterminée par une métrique sur un certain espace de modules qui est connu à recevoir des corrections instantoniques. Bien que beaucoup d'entre elles aient été déjà trouvées, la description non-perturbative complète est encore absente. D'autre part, sa importance va beaucoup au delà de l'action effective mentionnée ci-dessus puisqu'elle devrait contenir des informations sur la S-dualité, symétrie miroir non-perturbative, croisement de murs, trous noirs supersymétriques. Ainsi, le travail dans cette direction permettra non seulement obtenir des résultats intéressants, mais étudier également beaucoup de proches sujets dans la théorie des cordes, mathématiques et d'autres domaines de recherche. / Non-perturbative effects play an extremely important role in the moderntheoretical physics. For example, they are known to be responsible forvarious physical phenomena such as confinement and dualities.An especially rich arena for these effects is provided by gauge andstring theories. In particular, for theories with N=2 supersymmetry in4 dimensions, recent years marked a remarkable progress in understandingtheir non-perturbative dynamics. May be one of the most intriguing findingsis the appearance of integrability in several, sometimes differentlylooking problems. These results provide non-trivial relations betweendifferent physical systems and mathematical constructions and givea hope that many longstanding problems can be in fact exactly solvable.The thesis is supposed to explore these relations between non-perturbativeeffects and integrability. More precisely, it is suggested to study the problemof compactifications of string theories which preserve N=2 supersymmetry.Their low-energy effective action is completely determined by a metricon a certain moduli space which is known to receive instanton corrections.Although many of them have been already found, the complete non-perturbativedescription is still out of reach. On the other hand, its relevance goes muchbeyond the effective action mentioned above since it should encode informationabout S-duality, non-perturbative mirror symmetry, wall-crossing, supersymmetricblack holes. Thus, working in this direction would allow not only to obtaininteresting results, but also to study many related subjects in string theory,mathematics and other research areas.

Ce mémoire de maîtrise a été effectué à l'Université de Sherbrooke pour VélUS, le groupe de R&D sur le vélo. Il présente en détails le cheminement suivi pour la réalisation d'une pédale dynamométrique interchangeable et compacte pour vélo, de la problématique jusqu'à sa mise en service. La pédale dynamométrique est compatible avec la plupart des pédaliers de vélo et avec les chaussures de pédales de piste Shimano PD-6400 et de route Look CX-7. Elle mesure in situ les forces de locomotion développées par le cycliste sur elle-même et aussi sa propre position angulaire par rapport au pédalier. Le mémoire illustre d'abord le concept mécanique permettant d'effectuer les mesures: un corps d'épreuve instrumenté de jauges extensométriques et d'un encodeur optique. Il s'attarde ensuite à la conception du capteur, qui consiste à dimensionner le corps d'épreuve pour satisfaire toutes les exigences: le positionnement du pied, la résistance mécanique, la sensibilité, la masse et l'encombrement; dans ce chapitre, on développe une méthode de travail pour assurer un bon fonctionnement du capteur et pour maximiser sa sensibilité. Par la suite, le mémoire présente l'instrumentation, l'étalonnage ainsi que des mesures effectuées par la pédale dynamométrique.

Cette thèse s'attache à comprendre le rôle du champ de fond antisymétrique B en théorie des cordes. Nouveauté essentielle et prometteuse par rapport à la théorie des champs, puisqu'il accompagne naturellement la courbure de l'espace-temps g, son importance a été soulignée ces dernières années dans différents domaines, auxquels j'ai tenté de contribuer. Le premier chapitre étudie la transformation de Seiberg-Witten, qui relie des branes ordinaires plongées dans un champ B à des branes non-commutatives. A la recherche d'une expression explicite sur le secteur de jauge, il tente d'en éclaircir la signification. Le chapitre 2 s'attaque à la dynamique non abélienne des branes M5 en M-théorie. Par différentes approches, supersymétrique ou plus géométrique, je tente d'y proposer un contenu en champs pour un paquet de N M5-branes, expliquant leur anomalie en N^3. Ces champs formeraient alors une version non-abélienne des théories de jauge à connexion tensorielle. Enfin, la présence d'un champ B autorise des variétés de compactification plus générales que les espaces de Calabi-Yau, dites variétés à structure SU(3). La symétrie-miroir peut être étendue dans ce cadre, en la décrivant comme une T-dualité le long d'une fibration toroïdale. Sa description géométrique met alors en jeu les composantes de la torsion intrinsèque, qui sont mélangées à celles de la courbure H=dB, ainsi que je le détaille dans le chapitre 3.

Les modèles SU(2)xSU(2)xU(1) représentent une étape intermédiaire motivée par l'unification des groupes de jauge du Modèle Standard (MS). Un groupe de jauge étendu, par rapport a celui du MS, implique l'existence de nouveaux bosons de jauge, neutres et charges. Ces bosons dénotés Z' et W' sont recherches activement au Large Hadron Collider (LHC). Sur la base d'une analyse globale récente des contraintes sur ces modèles, provenant des expériences a basse énergie et du LEP, nous effectuons une analyse numérique au Leading Order (LO) des différentes signatures au LHC. Nous montrons que les sections efficaces totales pour les leptons et les paires de quarks de troisième génération, expérimentalement facilement accessibles, fournissent individuellement qu'uneinformation partielles sur le modèle réalise dans la nature. En revanche, les corrélations de ces mêmes sections efficaces pourraient bien conduire a une identification unique. Par la suite, nous étudions la production électrofaible d'une paire de quarks top au Next-to-Leading Order dans les extensions du MS prédisant un boson Z' supplémentaire et en supposant des couplages génériqueset diagonaux dans la base des saveurs. Nous calculons les corrections virtuelles et réelles a l'ordre de O(alS*alW^2) et les implémentons dans le générateur d'événements Monte Carlo POWHEG BOX qui permet de réaliser de manière cohérente la fusion du calcul QCD NLO avec les parton showers. Nousconstatons que les corrections QCD NLO peuvent être très importantes, mais que les K-facteurs restent modestes dans la région de masse invariante centrée autour de la masse de la résonance. / General SU(2)x SU(2)x U(1) models represent a well-motivated intermediate step towards the unication of the Standard Model (SM) gauge groups. Extended gauge group sector, as compared to that of the SM, leads to additional neutral and charged gauge bosons. These so-called Z' and W' bosons are actively searched for at the Large Hadron Collider (LHC). Based on a recent global analysis of low-energy and LEP constraints of these models, we perform numerical scans of their various signals at the LHC at Leading Order accuracy. We show that total cross sections for lepton and third-generation quark pairs, while experimentally easily accessible, provide individually only partial information about the model realized in Nature. In contrast, correlations of these cross sections in the neutral and charged current channels may well lead to a unique identification. Subsequently we study the electroweak top-pair production at Next-to-leading Order (NLO) accuracy in the SM extensions with an additional Z' boson assuming general flavour-diagonal couplings. We calculate the virtual and real corrections at order O(alS*alW^2) and implement them in the POWHEG BOX framework which allows for consistent matching of NLO QCD calculations with parton showers. We find that the NLO corrections can be very important but the K-factors in the invariant mass region around the resonance mass are modest.

Un ordinateur quantique (OQ), i.e. utilisant les ressources de la physique Q, superposition et intrication, pourrait fournir un gain exponentiel de temps de calcul. Une simulation utilisant ces ressources est appelée simulation Q (SQ). L’avantage des SQs sur les simulations classiques est bien établi au niveau théorique, i.e. software. Leur avantage pratique requiert un hardware Q. L’OQ, sous-entendu universel (cf. plus bas), n’a pas encore vu le jour, mais les efforts en ce sens sont croissants et variés. Aussi la SQ a-t-elle déjà été illustrée par de nombreuses expériences de principe, grâce à des calculateurs ou simulateurs Qs de taille réduite. Les marches Qs (MQs) sont des schémas de SQ particulièrement étudiés, étant des briques élémentaires pour concevoir n’importe quel algorithme Q, i.e. pour le calcul Q universel. La présente thèse est un pas de plus vers une simulation des théories Qs des champs basée sur les MQs à temps discret (MQTD). En effet, il est montré, dans certains cas, comment les MQTD peuvent simuler, au continu, l'action d'un champ de jauge Yang-Mills sur de la matière fermionique, et la rétroaction de cette-dernière sur la dynamique du champ de jauge. Les schémas proposés préservent l’invariance de jauge au niveau de la grille d’espace-temps, i.e. pas seulement au continu. Il est proposé (i) des équations de Maxwell sur grille, compatibles avec la conservation du courant sur la grille, et (ii) une courbure non-abélienne définie sur la grille. De plus, il est montré comment cette matière fermionique à base de MQTD peut être couplée à des champs gravitationnels relativistes du continu, i.e. des espaces-temps courbes, en dimension 1+2. / A quantum (Q) computer (QC), i.e. utilizing the resources of Q physics, superposition of states and entanglement, could fournish an exponential gain in computing time. A simulation using such resources is called a Q simulation (QS). The advantage of QSs over classical ones is well established at the theoretical, i.e. software level. Their practical benefit requires their implementation on a Q hardware. The QC, i.e. the universal one (see below), has not seen the light of day yet, but the efforts in this direction are both growing and diverse. Also, QS has already been illustrated by numerous experimental proofs of principle, thanks too small-size and specific-task Q computers or simulators. Q walks (QWs) are particularly-studied QS schemes, being elementary bricks to conceive any Q algorithm, i.e. to achieve so-called universal Q computation. The present thesis is a step more towards a simulation of Q field theories based on discrete-time QWs (DTQWs). Indeed, it is shown, in certain cases, how DTQWs can simulate, in the continuum, the action of Yang-Mills gauge fields on fermionic matter, and the retroaction of the latter on the gauge-field dynamics. The suggested schemes preserve gauge invariance on the spacetime lattice, i.e. not only in the continuum. In the (1+2)D Abelian case, consistent lattice equivalents to both Maxwell’s equations and the current conservation are suggested. In the (1+1)D non-Abelian case, a lattice version of the non-Abelian field strength is suggested. Moreover, it is shown how this fermionic matter based on DTQWs can be coupled to relativistic gravitational fields of the continuum, i.e. to curved spacetimes, in several spatial dimensions.

Les simulateurs quantiques, qui utilisent un système quantique contrôlable pour étudier le comportement et les propriétés d'un autre système quantique, moins accessible, sont une ressource prometteuse. Dans les dernières années, des progrès significatifs ont été faits dans de nombreux domaines expérimentaux et théoriques. Les marches quantiques à temps discret sont des systèmes simples et sophistiqués. En particulier, il a été montré qu'à la limite continue, ces marches peuvent simuler certaines théories de champs. Dans ce travail de thèse, lesdites marches sont utilisées pour explorer certains sujets d'intérêt physique, qui s'articulent autour de trois axes : (i) la connexion entre les propriétés géométriques de la marche et celles de divers champs de jauge ; (ii) la limite classique et la limite quasi-quantique, en relation surtout avec les théories de champs ; (iii) l'équilibration spontanée pour certains modèles non linéaires de marches quantiques. Chaque résultat est appuyé par une étude numérique et analytique. / Problems too demanding for classical computers can be approached promisingly with quantum simulators, which operate using one controllable quantum system in order to investigate the behavior and properties of a less accessible one. Over the past few years, significant progress has been made in a number of experimental and theoretical fields. Quantum Walks (QWs) are simple and sophisticated discrete space and time dynamical systems and it has been shown that in the continuous limit different emergent quantum fields can be simulated. In this thesis we will draw on QWs to further explore various areas of interest in Physics. More specifically our analysis will branch out into three main directions: (i) the connection between QWs and quantum field theory, with particular attention to bridging the quantum coin of QWs with the geometrical properties of gauge field theories; (ii) the study of QWs' classical limit and of the transient semi-classical dynamics, especially in relation with field theories; (iii) the spontaneous equilibration and thermalization in some nonlinear QWs-like models. Every step of this thesis will be validated by specific analytical results and numerical implementations.

Cette thèse de doctorat porte sur l'étude et la réalisation d'une plateforme de pesage dynamique pour véhicule roulant basée sur un concept d'intégration de la charge. Ce concept est mis en œuvre en vue de pouvoir minimiser la taille et l'encombrement de ce type de dispositif tout en effectuant des pesées présentant des caractéristiques métrologiques acceptables. Nous démontrons tout d'abord au travers de la réalisation d'un prototype et de plusieurs campagnes d'essais, la faisabilité de la méthode utilisée. Nous évaluons dans un deuxième temps les performances présentées par le prototype lors du pesage de véhicules légers roulant jusqu'à des vitesses de 35km/h. Une étude est ensuite menée sur les jauges de déformation piézorésistives et les jauges piézoélectriques réalisées en couches épaisses grâce à des techniques de sérigraphie. Nous caractérisons ces transducteurs avec pour objectif leur utilisation dans des dispositifs de pesage en remplacement des jauges de déformation classiques à filaments métalliques. / This PhD thesis is devoted to the study and implementation of a weigh-in-motion platform for vehicle based on a concept of integration of load. This concept is used to minimize the size of this kind of device while performing weighings with acceptable results. First, we show thanks to a protoype and several test campagns, the feasability of the method used. In a second time, we evaluate the performances of the prototype in terms of precision and repeatability with the dynamic weighing of vehicles at speeds up to 35km/h. A study is finally conducted on thick-film piezoresitive strain gauges and piezoelectric gauges manufacturing by a screen-printing process with cermet and polymer pastes. We characterize these tranducers with the goal of used them as an alternative of conventional foil strain gauges.

In Chapter 1, we give an introduction to the topic of open string field theory. The concepts presented include gauge invariance, tachyon condensation, as well as the star product.<p>In Chapter 2, we give a brief review of vacuum string field theory (VSFT), an approach to open string field theory around the stable vacuum of the tachyon. We discuss the sliver state explaining its role as projector in the space of half-string basis. We review the construction of D-brane solutions in vacuum string field theory. We show that in the sliver basis the star product correspond to a matrix product. <p>Using the material introduced in the previous chapters, in Chapter 3 we establish a translation dictionary between open and closed strings, starting from open string field theory. Under this correspondence, we show that (off--shell) level--matched closed string states are represented by star algebra projectors in open string field theory. As an outcome of our identification, we show that boundary states, which in closed string theory represent D-branes, correspond to the identity string field in the open string side. <p>We then turn to noncommutative field theories. In Chapter 4, we introduce the framework in which we will work. The tools introduced are solitons, projectors, and partial isometries.<p>The ideas of Chapter 4 are applied to specific examples in Chapter 5, where we present new solutions of noncommutative gauge theories in which coincident vortices expand into circular shells. As the theories are noncommutative, the naive definition of the locations of the vortices and shells is gauge-dependent, and so we define and calculate the profiles of these solutions using the gauge-invariant noncommutative Wilson lines introduced by Gross and Nekrasov. We find that charge 2 vortex solutions are characterized by two positions and a single nonnegative real number, which we demonstrate is the radius of the shell. We find that the radius is identically zero in all 2-dimensional solutions. If one considers solutions that depend on an additional commutative direction, then there are time-dependent solutions in which the radius oscillates, resembling a braneworld description of a cyclic universe. There are also smooth BIon-like space-dependent solutions in which the shell expands to infinity, describing a vortex ending on a domain wall.<p>In Chapter 6, we review the Fronsdal models for free high-spin fields that exhibit peculiar properties. We discuss the triplet structure of totally symmetric tensors of the free String Field Theory and their generalization to AdS background.<p>In Chapter 7, in the context of massless higher spin gauge fields in constant curvature spaces discussed in chapter 6, we compute the surface charges which generalize the electric charge for spin one, the color charges in Yang-Mills theories and the energy-momentum and the angular momentum for asymptotically flat gravitational fields. We show that there is a one-to-one map from surface charges onto divergence free Killing tensors. These Killing tensors are computed by relating them to a cohomology group of the first quantized BRST model underlying the Fronsdal action.<p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished