Ce travail de thèse s'attache à simuler le potentiel de découverte de la supersymétrie (SUSY) au collisionneur LHC du CERN avec le détecteur ATLAS dans le canal pp->w1+z2->3l+X. Les résultats sont fournis pour les phases de basse et de haute luminosité du LHC. Dans un premier temps, nous montrons que la SUSY induit un excès à 5 écart-standards par rapport aux pédictions du Modèle Standard (MS) dans la topologie inclusive trilepton dans un grand domaine de l'espace des paramètres SUSY. Nous indiquons que les contributions des processus SUSY autres que pp->w1+z2 (fond supersymétrique) sont non négligeables. Ensuite, nous affinons l'analyse pour augmenter la pureté du signal pp->w1+z2->3l+X. Ceci nous permet d'étudier les propriétés spécifiques de ce processus. En particulier nous reconstruisons la différence de masse m(z2)-m(z1). Nous proposons une méthode originale pour reconstruire tout le secteur des gauginos à partir de cette observable expérimentale (cette méthode suppose l'unification de la masse des gauginos). Un chapitre est également consacré à l'étude de l'uniformité spatial e de la réponse des photomultiplcateurs Hamamatsu R5900 utilisés pour la lecture du calorimètre hadronique (Tilecal) d'ATLAS.

Le document discute la problematique de la propagation d'incertitudes mutliples dans l'analyse bayesienne d'une combinaison de processus de Poisson. Une méthode originale d'échantillonnage partiel de la densité a posteriori par chaine de Makov est présenté puis appliquée à la recherche de quarks tops célibataire au LHC. Une dernière partie utilise la même méthode pour sonder la sensibilité furure d'ATLAS à certains paramètres de nouvelle physique.

Le thème central de la thèse est la mesure de la section efficace de production des électrons venant de la désintégration des quarks lourds (b et c) avec l'expérience ATLAS dans les collisions proton-proton à sqrt(s)=7 TeV au LHC. La calibration du calorimètre électromagnétique et la reconstruction des électrons jouent un rôle cardinal dans l'analyse développée dans cette thèse. Ces thématiques sont traitées dans la première partie du manuscrit. L'étude des systématiques liées à la variation des constantes de calibration paramétrant la chaîne de lecture du calorimètre et qui affectent la reconstruction de l'énergie des cellules est présentée. La description des procédures de reconstruction des événements dans le détecteur ATLAS est ensuite traitée. Les cas de mauvaise reconstruction sont abordés et une étude de l'estimation du taux des faux leptons dans des événements multi-jets est présentée. La deuxième partie de la thèse est dédiée à la mesure de la section efficace de production des électrons issus de la désintégration des quarks lourds. Un panorama des prédictions théoriques est présenté en introduction à la mesure expérimentale qui a été réalisée avec un lot de données correspondant à une luminosité intégrée de 1.3 pb-1 enregistré pendant la période de démarrage d'ATLAS. Outre son intérêt théorique, cette mesure permet également une vérification des performances attendues du détecteur directement sur les données. Les bruits de fond et l'efficacité d'identification des électrons sont estimés par une méthode basée sur les données.

Cette thèse présente la première mesure de production du W Z avec le détecteur CMS au LHC en utilisant les modes leptoniques. La réponse du calorimètre électromagnétique (ECAL) est étudiée par la mesure du pouvoir d'arrêt de muons dans le tungstate de plomb d'ECAL. Les électrons sont validés avec les premières données pour être utilisable dans toutes les analyses. Avec les données de rayons cosmiques, le pouvoir d'arrêt de muons traversants le tungstate de plomb du calorimètre électromagnétique a été mesuré pour une gamme d'impulsion 5-1000 GeV/c. Le résultat compatible avec l'attendu a permis de valider l'échelle d'énergie d'ECAL, déterminée auparavant avec un faisceau d'électrons de 120 GeV/c, dans la région du sub-GeV en accord avec 1.004+0.002-0.003(stat.) ±0.019(syst.). Les données des premières collisions de LHC ont permis la vérification des algorithmes de reconstruction des électrons, en particulier pour la détermination des pré-traces dans la partie la plus interne du trajectographe. Les algorithmes ont été optimisés, sur des électrons issus de désintégrations de bosons W et entièrement validés avec 14/pb de données environ. La mesure physique est la section efficace de production des bosons associés WZ dans les collisions proton-proton à √s =7TeV. La signature claire de la désintégration en leptons permet l'extraction efficace du signal et la réjection du bruit de fond, pour chaque canal considéré. Le premier évènement a été observé avec 36/pb de données. Avec 1.09/fb, la section de production de WZ a été mesurée pour la première fois à √s =7TeV σ(WZ) = 19.11+3.30-2.53(stat.)±1.10(syst.)±1.15(lumi.)pb et trouvée en accord avec la prédiction du Model Standard (18.57+0.75-0.58 pb NLO).

Le but de la thèse est de mesurer la section efficace de production de quarks top-antitop dans le canal lepton + jets dans l'expérience ATLAS au Grand collisionneur de hadrons (LHC). L'analyse utilise les données des collisions proton-proton à 7 TeV collectées en 2010 avec une luminosité intégrée de 33,7 pb-1. La sélection des événements est basée sur la signature de la topologie top-antitop avec 1 électron ou muon, une grande énergie transverse manquante et au moins 4 jets. Le fond QCD multijets est mesuré avec les données elles-mêmes par une "Méthode Matricielle". Trois méthodes sont utilisées pour mesurer le fond W+jets, la méthode d'asymétrie de charge, la méthode de Berends-Giele et une méthode combinant les deux précédentes. Les autres bruits de fond sont estimés à partir MC. Le nombre d'événements de signal top-antitop est obtenu en ajustant la distribution du nombre de jets étiquetés b, en mesurant simultanément l'efficacité d'étiquetage des quarks b. La section efficace top-antitop est mesurée à 148,1±34,9 pb. Elle est compatible avec la prédiction du Modèle Standard à l'ordre NNLO calculée par le logiciel Hathor. Elle est également en accord avec les mesures par d'autres méthodes. Avec plus de données sur les collisions en 2011, on peut s'attendre à une mesure plus précise de la section efficace top-antitop.

Le premier chapitre de cette thèse présente les fondements théoriques sur lesquels repose le mécanisme de Higgs, ainsi que les caractéristiques du boson, telles qu'elles résultent du modèle standard. Le deuxième chapitre fait le point sur la situation expérimentale concernant les recherches passées, en cours et en projet, visant à la découverte du Higgs. Le troisième donne les principales caractéristiques du collisionneur LHC et celles du détecteur CMS, tous deux en fin de construction au CERN, en s'attardant sur les parties du détecteur plus particulièrement mises en oeuvre pour la recherche du Higgs via le canal H -> ZZ* -> 2e+2-, c'est-à-dire sur le trajectographe et le calorimètre électronique ECAL. Le quatrième chapitre indique comment les expériences réalisées sur un faisceau d'électrons du CERN ont permis de parfaire la calibration des cristaux composant ce calorimètre ECAL. Le cinquième chapitre présente l'étude menée sur les primitives de déclenchement qui a permis de valider les caractéristiques de l'électronique qui leur est associée. Le sixième chapitre décrit la procédure d'analyse des données menant à la reconstruction des événements de physique détectés par CMS, et l'extraction des caractéristiques qui seront utilisées pour l'identification formelle du boson de Higgs. Enfin, le septième chapitre est consacré à l'optimisation de l'extraction de la signature du Higgs, initialement noyée dans un abondant bruit de fond. Après un rappel du principe des logiciels intelligents appelés " réseaux de neurones ", il présente l'élaboration d'un tel logiciel spécialement adapté au problème concerné. Puis il décrit comment les différentes variantes de ce code ont été utilisées, d'une part pour choisir les paramètres à. retenir afin d'optimiser l'identification du signal par rapport aux bruits, et d'autre part pour son extraction proprement dite, ce qui a permis d'atteindre des taux élevés de réjection de ces bruits, qui pourront permettre l'observation du boson de Higgs.

L'expérience ALICE, qui utilise les collisions d'ions lourds ultra-relativistes produites par le LHC au CERN, est dédiée à l'étude d'un nouvel état de la matière nucléaire, qui pourrait se présenter sous la forme d'un plasma de quarks et de gluons (QGP). Parmi les sondes portant des informations sur les propriétés de ce milieu, celles relatives à la production des jets de grande impulsion transverse sont particulièrement intéressantes. L'analyse présentée dans cette thèse s'intéresse aux évènements photon-jet, qui comportent un photon de grande impulsion transverse avec un jet émis dans la direction opposée. Ce dernier est issu de la fragmentation d'un parton, une fois qu'il a traversé le QGP. La thèse comprend une étude des observables pertinentes pour la mesure des corrélations photon-hadron ainsi qu'une analyse des premières données du LHC en collisions proton-proton. Des résultats préliminaires sur l'impulsion transverse des partons incidents et la fonction de corrélation ont ainsi été obtenus.

Cette thèse présente le travail de trois ans effectué dans l'expérience CMS, dans le contexte des premières collisions du LHC. L'étude porte en particulier sur les électrons, objets essentiels pour les analyses de recherche en canaux multi-leptons, notamment l'analyse H → ZZ(∗) → 4ℓ. Durant les premiers mois de collisions, nous avons pris part à la validation des données enregistrées par le calorimètre électromagnétique. Nous avons mesuré l'efficacité du système de déclenchement de niveau 1 en électrons et photons tout au long de l'année 2010. L'efficacité sur le plateau est de 99.6 % (resp. 98.5 %) pour des électrons dans le tonneau (resp. dans les bouchons) du calorimètre. En vue d'optimiser le potentiel de découverte, nous avons mis au point un nouvel algorithme de mesure de la charge des électrons. Dans CMS, celle-ci est affectée par la grande quantité de matière présente dans le trajectographe. Les performances de cet algorithme ont été mesurées sur les données enregistrées en 2010, sur des électrons issus de désintégrations de bosons Z, passant une sélection standard. La probabilité d'erreur est de 1.06 % (0.19 % après une sélection spécifique), en accord avec la simulation. L'analyse de physique effectuée dans cette thèse porte sur la recherche de bosons de Higgs doublement chargés, dans leurs désintégrations en paires de leptons. Avec les données enregistrées en 2010, un événement de bruit de fond est attendu à la fin de la sélection, pour un nombre d'événements de signal qui dépend de l'hypothèse de masse et du modèle considéré. Un événement est observé dans les données, en accord avec le bruit de fond attendu, ce qui permet d'exclure ce signal sur des domaines de masse plus larges que précédemment : la limite varie de 122 GeV à 176 GeV en fonction du modèle.

En 2008, le futur collisionneur du CERN, le Large Hadron Collider (LHC), commencera à récolter les données issues des collisions entre protons à l'échelle du TeV, dans le but de comprendre la brisure de la symétrie électro-faible. Un grand nombre de réactions incluant de nombreuses particules dans l'état final doit être étudié avec précision. Ces possibilités de découverte du LHC ne pourront être pleinement exploitées que si le bruit de fond de la Chromodynamique Quantique est bien maîtrisé. Parmi les réactions comprenant plus de quatre particules, la production associée d'une paire de bosons de jauge faible (W, Z) associée à un jet constitue un des bruits de fond pour la recherche du boson de Higgs au LHC. Il est important de calculer cette réaction à l'approximation dite "au-delà des logarithmes dominants", qui consiste à ajouter à l'ordre dominant le plus bas les deux contributions suivantes : la correction virtuelle (c'est un calcul d'amplitudes à une boucle) et l'émission réelle (c'est un calcul d'amplitudes à l'arbre mais avec un parton de plus dans l'état final). Des expressions analytiques suffisamment compactes pour être évaluées numériquement ont été obtenues et sont en parfait accord avec les résultats de deux autres groupes de recherche indépendants. Quant à l'émission réelle, toutes les contributions ont été évaluées à l'aide de programmes de génération automatique d'amplitudes à l'arbre. Ainsi, nous sommes en mesure de présenter des prédictions précises concernant les corrections à l'ordre supérieur de la section efficace totale de cette réaction au LHC.

<p>During photosynthesis, two multi-protein complexes, photosystems (PS) I and II work in tandem to convert the light-energy absorbed by the light-harvesting antennae into chemical energy, which is subsequently used to assimilate atmospheric carbon dioxide into organic carbon compounds. This is the main nutritional basis for life on Earth.</p><p>The photosynthetic antenna of higher plants comprises at least ten different pigment-binding proteins (LHC), which play important roles in photosynthesis. Chlorophyll and carotenoid molecules associated with the LHC proteins are organised into an array, which can be modulated, thereby optimising light-harvesting processes and protection against oxidative damage under conditions of excessive light absorption. All ten LHC proteins have been conserved through eons of evolution, suggesting that there are strong evolutionary pressures to retain all ten proteins, and hence that each protein has a unique function.</p><p>The light-harvesting antenna of higher plant PSI consists of at least four proteins, Lhca1-4, collectively called LHCI. By constructing transgenic Arabidopsis thaliana plants in which each Lhca gene has been individually repressed or knocked-out, a collection of plants with different Lhca protein contents was obtained. The objective was to use these plants to study the structure, function and regulation of the Lhca proteins in vivo. The major findings of this work are as follows.</p><p>Removing single Lhca proteins influenced the stability of the other Lhca proteins, showing that there is a high degree of inter-dependency between the polypeptides in LHCI, and hence that a full set of Lhca proteins is important for maintaining the structural integrity of LHCI. This has provided insight into the organisation of LHCI by revealing clues about the relative positions of each Lhca protein in the antenna complex. The physiological consequences of removing individual Lhca proteins were dependent on the degree of antenna depletion. Plants with relatively small antenna changes could compensate, to some extent, for the loss of LHCI, while larger depletions had profound effects on whole plant resulting in growth reductions.</p><p>The fitness of each Lhca plant was assessed by measuring their seed production in the harsh conditions in the field. We found that all Lhca-deficient plants produced fewer seeds under some conditions, with seed-production compared to wild type varying between 10-80% depending on the extent of LHCI reduction. Therefore, we conclude that each Lhca protein is important for plant fitness, and hence for the survival of the species.</p><p>PSI is characterised by a pool of pigments absorbing light in the red end of the solar visible spectrum, thought to be especially important for plants in dense vegetation systems where the incident light is enriched in wavelengths higher than 690 nm. A majority of these pigments are situated on LHCI and, based on in-vitro studies, were thought to be mainly associated with Lhca4. Using our plants, we have established that red pigments are indeed present on all Lhca proteins and that these pigments become even more red upon association with PSI.</p>