Les études présentées dans cette thèse ont contribué au développement du détecteur CMS (Compact Muon Solenoid) auprès du futur collisionneur LHC (Large Hadron Collider) dont la mise en service est prévue pour l'été 2007. Cette thèse se décompose en trois études qui portent respectivement sur l'étude de détecteurs gazeux à micropistes, l'étude de détecteurs silicium à micropistes ainsi que sur O.R.C.A., le logiciel de reconstruction et d'analyse des données du détecteur CMS. <br> L'étude des détecteurs gazeux à micropistes (MSGC) a porté sur les derniers tests sous un faisceau de haute intensité avant leur remplacement dans le trajectographe de CMS. Ces tests ont permis de montrer un nombre faible de pistes perdues ainsi qu'un rapport signal sur bruit stable. Ce test a donc prouvé que les MSGC répondaient aux exigences pour être intégrées au trajectographe de CMS. <br> La contribution suivante a consisté en l'étude de détecteurs silicium à micropistes et de son électronique associée sous un faisceau échantillonné à 25 ns. Ces tests ont indiqué un bon fonctionnement de l'électronique de contrôle et du système d'acquisition. Le rapport signal sur bruit, le délai et l'efficacité de reconstruction ont aussi été étudiés. <br> La dernière étude a porté sur la conception d'un algorithme de reconstruction consacré à la recherche de vertex secondaires dans la cadre du projet ORCA. Cet algorithme itératif a pour but d'être utilisé pour l'identification de jets issus de la fragmentation de quarks b. Cette partie analyse aussi les performances de reconstruction de vertex primaires (avec et sans empilement d'événements).

Le récent démarrage du LHC appelle à la mise à jour et à l'amélioration des prédictions théoriques obtenues à partir du Modèle Standard. Les éventuels signes d'une nouvelle physique devraient apparaître dans un premier temps sous la forme de légères différences entre ces résultats et les observations. Les sections efficaces recherchées doivent donc être ré-estimées à l'énergie de collision du nouvel accélérateur, puis calculées à des ordres supérieurs en perturbation. La complexité des manipulations mises en jeu impose le développement de nouvelles techniques, notamment numériques. Une fois les prédictions théoriques obtenues, leur précision doit également être évaluée de la manière la plus juste possible. Une différence notable avec les résultats expérimentaux ne pourra être mise en évidence qu'à cette seule condition. Cette thèse présente des travaux effectués sur ces trois aspects. D'une part, l'outil numérique FONLL déjà existant a été utilisé pour actualiser les prédictions de production de quarks lourds au premier ordre en perturbation à l'énergie de collision de 7 TeV du LHC. L'étude d'une approche alternative de la gestion d'un type de divergences apparaissant dans la procédure de calcul des sections efficaces, les divergences infrarouges, est également présentée. Enfin, un modèle de confiance (ou probabilités bayésiennes) permettant de décrire rigoureusement la contribution de l'effet de troncature des séries perturbatives à l'incertitude théorique est détaillé. Une discussion sur les notions de mesure de probabilité et de mesure de confiance introduit cette étude.

<p>In photosynthesis, sunlight is converted into chemical energy that is stored mainly as carbohydrates and supplies basically all life on Earth with energy.</p><p>In order to efficiently absorb the light energy, plants have developed the outer light harvesting antenna, which is composed of ten different protein subunits (LHC) that bind chlorophyll a and b as well as different carotenoids. In addition to the light harvesting function, the antenna has the capacity to dissipate excess energy as heat (feedback de-excitation or qE), which is crucial to avoid oxidative damage under conditions of high excitation pressure. Another regulatory function in the antenna is the state transitions in which the distribution of the trimeric LHC II between photosystem I (PS I) and II is controlled. The same ten antenna proteins are conserved in all higher plants and based on evolutionary arguments this has led to the suggestion that each protein has a specific function.</p><p>I have investigated the functions of individual antenna proteins of PS II (Lhcb proteins) by antisense inhibition in the model plant Arabidopsis thaliana. Four antisense lines were obtained, in which the target proteins were reduced, in some cases beyond detection level, in other cases small amounts remained.</p><p>The results show that CP29 has a unique function as organising the antenna. CP26 can form trimers that substitute for Lhcb1 and Lhcb2 in the antenna structure, but the trimers that accumulate as a response to the lack of Lhcb1 and Lhcb2 cannot take over the LHC II function in state transitions. It has been argued that LHC II is essential for grana stacking, but antisense plants without Lhcb1 and Lhcb2 do form grana. Furthermore, LHC II is necessary to maintain growth rates in very low light.</p><p>Numerous biochemical evidences have suggested that CP29 and/or CP26 were crucial for feedback de-excitation. Analysis of two antisense lines each lacking one of these proteins clearly shows that there is no direct involvement of either CP29 or CP26 in this process. Investigation of the other antisense lines shows that no Lhcb protein is indispensable for qE. A model for feedback de-excitation is presented in which PsbS plays a major role.</p><p>The positions of the minor antenna proteins in the PS II supercomplex were established by comparisons of transmission electron micrographs of supercomplexes from the wild type and antisense plants.</p><p>A fitness experiment was conducted where the antisense plants were grown in the field and seed production was used to estimate the fitness of the different genotypes. Based on the results from this experiment it is concluded that each Lhcb protein is important, because all antisense lines show reduced fitness in the field.</p>

Le Modèle Standard de la physique des particules prédit l'existence du boson de Higgs, dont le canal de désintégration privilégié à basse masse est la production de paires de quarks beaux. L'identification des jets issus de tels quarks dans le détecteur ATLAS, situé sur l'anneau du LHC, tient donc un rôle majeur dans la physique des particules moderne. Dans ce document, un aper//çu des méthodes d'étiquetage de ces jets b utilisées dans ATLAS ainsi que l'optimisation d'un algorithme en particulier, JetProb, sont présentés. La préparation à la mesure de l'efficacité de ces algorithmes dans les données est également développée. Enfin, après la prise de données à 900 GeV au centre de masse puis à l'énergie record de 7 TeV en 2009-2010, les premiers résultats concernant l'étude des traces chargées et la mise en place de l'étiquetage des jets b dans les données ont été obtenus et sont rassemblés ici. La comparaison avec la simulation montre un bon accord et les premiers candidats jets b et événements top observés sont étudiés.

La seule particule du Modèle Standard qui n'a toujours pas été découverte est le boson de Higgs, qui serait à l'origine de la masse des particules élémentaires. Dans le Modèle Standard Supersymétrique Minimal (MSSM), le secteur de Higgs consiste en cinq bosons dont deux sont chargés. La recherche du boson de Higgs chargé dans le canal gg ! ¯tbH+(H+ ! t¯b), constitue l'objet principal de cette analyse. Nous présentons une analyse qui fait usage d'une fonction de vraisemblance pour résoudre les combinatoires et reconstruire la masse du boson de Higgs chargé, et de l'étiquetage des jets b pour la supression du bruit de fond t¯t+jets. Nous montrons aussi les difficultés apportées par le bruit de fond combinatoire et affectant le pouvoir de découverte de ce canal. La présence de 4 quarks b dans l'état final que nous recherchons rend l'étiquetage des jets b très important pour l'analyse. Une partie de ce travail y a été consacrée. Nous présentons dans le cadre de la préparation aux premiéres données, plusieurs études d´dédiées à l'optimisation et la compréhension des performances. Nous présentons aussi la mise en œuvre d'un algorithme d'étiquetage simple (JetProb) qui sera utilisé pour les analyses qui seront faites avec les premiéres données.

Les collisions proton-proton à une énergie dans le centre de masse de 7 TeV au LHC produiront des bosons Z en grande quantité dont la mesure de la section efficace de production constitue un test du Modèle Standard. Après avoir décrit le contexte théorique et procédé à une description du détecteur ATLAS et des outils de simulation et d'analyse, une partie de cette thèse est consacrée à l'exploitation des événements cosmiques enregistrés dans la phase de préparation aux collisions afin de valider la simulation des formes de gerbes électromagnétiques dans un contexte proche de celui des collisions. Une deuxième partie de la thèse s'attache à la description des éléments clefs intervenant dans la mesure de la section efficace. Des critères de sélection utilisant des variables d'isolation, alternatifs à la sélection standard, ont été étudiés et ont mené à l'observation des premiers candidats Z->e+e- dans ATLAS. Enfin, les principales sources d'erreurs systématiques intervenant dans la mesure de section efficace ont été étudiées. Il s'agit des incertitudes liées d'une part à l'efficacité de sélection des électrons et d'autre part à l'efficacité géométrique du détecteur.

En ce début d'année 2010, le collisionneur de protons LHC a commencé son fonctionnement avec une énergie dans le centre de masse de s = 7 TeV, faisant du CERN le laboratoire abritant le plus puissant accélérateur de particules au monde. La nouvelle fenêtre d'observation offerte par cette machine offre aux physiciens la possibilité d'observer des phénomènes physiques encore inconnus et détendre nos connaissances sur le fonctionnement de l'univers. Parmi les expériences placées sur l'anneau du LHC se trouve l'expérience généraliste ATLAS, dont les objectifs de physique comprennent la complétion du Modèle Standard de la physique des parti- cules par la découverte du boson de Higgs, la mesure des propriétés du quark top, mais également la mise à l'épreuve de théories comme la sup er-symétrie, les modèles de grande unification et de dimensions supplémentaires. Le chapitre 1 illustrera l'état des connaissances théoriques en physique subatomique avant le nouvel éclairage que le LHC a la vocation de lui app orter, tandis que le chapitre 2 décrira l'exp érience ATLAS sur lequel repose le travail effectué pendant cette thèse. L'exploitation des données d'un collisionneur de hadrons n'est cependant pas aisée, et la réduction du bruit QCD est un des enjeux majeurs des expériences placées auprès du LHC. Dans cet environnement hadronique, la maîtrise des leptons est cruciale. Leur signature relativement simple et leur présence dans des canaux de découvertes importants sont des atouts pour la recherche de nouvelle physique. L'électron, sa reconstruction, son identication, sa mise en oeuvre et celle du calorimètre électromagnétique qui est un sous-détecteur crucial pour sa mesure a été le conducteur de ma thèse qui se découpe comme suit. La reconstruction de l'électron commence dans le calorimètre électromagnétique

A travers des collisions, il est possible de reproduire un Plasma de Quarks et de Gluons. Dans ce cadre, le détecteur ALICE installé auprès du collisionneur LHC (CERN) est optimisé pour étudier la transition vers cet état hypothétique de la matière. Il est équipé d'un spectromètre mesurant les sondes muoniques (quarkonia, saveurs lourdes...). La première partie de cette thèse présente la méthode calculant l'efficacité du système de trajectographie de ce spectromètre. Les résultats, obtenus par simulation, sont replacés dans le contexte du calcul global d'efficacité. Ceux-ci montrent l'évolution de l'efficacité en fonction des défaillances électroniques probables. Ils établissent que le bon fonctionnement du détecteur implique moins de 90% de canaux défaillants et 85% de cartes dites MANU défaillantes. La deuxième partie présente la mise en place de la méthode dite « Distance Closest Approach », permettant l'identification des muons provenant de particules charmées ou belles. Pour des impulsions transverses pt < 4 GeV/c, la détermination de la contribution des saveurs lourdes (du charme en particulier) au spectre des muons simples impose qu'une soustraction de la décroissance de pions et de kaons soit effectuée. Cette discrimination n'est pas possible trace par trace, le développement d'une méthode alternative de soustraction des hadrons légers a été introduite. La méthode de DCA utilise la distance entre les traces extrapolées dans le plan transverse au vertex primaire et ce vertex. La différence de forme entre les distributions en DCA du signal et du bruit provenant des différentes longueurs de décroissances, liées aux types des particules, autorisera une meilleure séparation permettant ainsi de remonter aux sections efficaces de production du charme et de la beauté.

<p>This thesis is based on work done in two different experimental projects. </p><p>The first project, the Tau RICH, is a previously proposed τ-neutrino appearance experiment for the CERN neutrino beam at the Gran Sasso laboratory in Italy. The proposed experimental concept is based on the use of focusing RICH detectors with liquid radiator (C₆F₁₄). Simulations made with a Geant4 code show that in the proposed experimental set-up, Cherenkov light from delta electrons will constitute a severe background that in practice would render the experiment unfeasible.</p><p>The second project, ATLAS, is a general purpose detector at the CERN 14 TeV proton-proton collider LHC which will start operation in 2007. To make the reconstruction and selection of the events in ATLAS more accurate, complete and up-to-date information on the interaction of the produced particles with the detector is needed. A service program code, the Material Integration Service (MIS), has been developed which makes use of the detector descriptions already available in a Geant4 code and which uses a novel algorithm, based on line integrals evaluated within small volume elements that build up the detector. This code is demonstrated to constitute a practically useful tool of satisfactory performance and accuracy.</p><p>The charged Higgs boson production in the gluon-bottom quark mode, gb → tH^±, followed by charged Higgs decays into a chargino and a neutralino, is studied for a specific choice of values for the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) parameters. It is shown, using a Monte Carlo code to simulate the ATLAS detector and the assumed MSSM physics model, that for an integrated luminosity of 300 fb^-1, in the intermediate region 4 < tanβ < 10 where H^± decays to SM particles cannot be used for H^± discovery, charged Higgs decays to non-SM particles can be used for Higgs discovery at the 5 σ significance level.</p>

Les extensions du Modèle Standard (MS) des particules sont maintenant dans une époque de développement très actif. Les motivations de l'introduction des dimensions supplémentaires sont basées d'une part sur la théorie des cordes qui nécessitent l'existence de nouvelles dimensions pour être cohérent. D'un autre côté ces théories peuvent potentiellement expliquer le problème de hiérarchie, le nombre de générations de fermions ou la stabilité du proton. La caractéristique commune de ces modèles est qu'ils fournissent une nouvelle particule neutre interagissant faiblement - un candidat idéal de la matière noire. Sa stabilité est préservée par la parité KK qui interdit les désintégrations du LKP en particules du MS. La géométrie de l'espace sous-jacent détermine le spectre de particules du modèle donc la masse et le spin du candidat DM, qui à leur tour jouent un rôle clé dans les études phénoménologiques. Nous présentons un modèle à deux dimensions supplémentaires universelles compactifiées sur le plan projectif réel. Cette géométrie particulière permet la définition des fermions chiraux et la stabilité de la matière noire neutre candidat dérive naturellement des propriétés intrinsèques de l'espace sans ajouter de nouvelles symétries ad hoc. Nous présentons le spectre de deux premiers niveaux KK à une boucle. Le spectre au sein de chaque niveau KK est fortement dégénéré ce qui fournie des signatures très intéressantes du modèle. Nous étudions la phénoménologie de la matière noire dans notre modèle pour limiter l'espace des paramètres en comparant nos résultats avec les données de WMAP et les expériences de détection directe. En utilisant les bornes obtenues, nous nous concentrons sur la phénoménologie LHC de notre modèle.