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La connaissance du comportement hydrodynamique et du transfert de matière de la bulle est importante car elle fournira des indications pour la sélection des conditions de fonctionnement et la conception du réacteur dans de tels processus. Cette thèse a réalisé une étude expérimentale pour les bulles d’air isolées en ascension dans diverses solutions de polymères (Breox, Polyacrylamide (PAAm) and Xanthan gum) qui peuvent simuler les propriétés des eaux usées. Les travaux sont divisés en trois parties: Tout d’abord, en dressant l’état de l'art sur les techniques de visualisation pour le transfert de matière, trois techniques ont été testées pour les bulles d’air (diamètre équivalent ≈ 1 mm) en ascension dans l'eau, notamment la fluorescence induite par plan laser (PLIF, fluorophore: résorufine fluorescente), la PLIF avec inhibition (fluorophore: complexe de ruthénium) et techniques colorimétriques (colorant: résorufine rose), respectivement. Par la suite, sur la base des images capturées par une caméra haute vitesse, le comportement hydrodynamique des bulles d'air (diamètres équivalents: 0,7 à 7 mm) s'élevant dans les solutions de polymères (PAAm et Xanthan) a été étudiée, notamment la vitesse, la trajectoire et la forme de la bulle. Enfin, appliquant la technique PLIF-I, les phénomènes de transfert de matière et de diffusion dans le sillage de bulles d'air (diamètre équivalent 1 ≈ mm) dans différentes solutions aqueuses de polymères (PAAm et Breox) ont été étudiés. / The knowledge on the hydrodynamic property and mass transfer of bubbles is important since it will give guidelines for selecting the operation condition and for reactor design in such processes. For this purpose, this PhD manuscript has implemented an experimental investigation of single air bubbles rising in various polymer solutions (Breox, Polyacrylamide (PAAm) and Xanthan gum) which can simulate the property of the sewage. The works can divided into three parts: Firstly, with a review of the current visualization techniques for mass transfer, three techniques have been tested for air bubble (equivalent diameter ≈ 1 mm) rising in water including traditional Planar Laser Induced Fluorescent (PLIF, dye: fluorescent resorufin), Fluorescent quenching technique (PLIF with Inhibition, dye: ruthenium complex) and colorimetric techniques (dye: pink resorufin), respectively. Secondly, based on images captured by a high speed camera, the hydrodynamics of the bubble single air bubbles (equivalent diameters: 0.7-7 mm) rising in the polymer solutions (PAAm and Xanthan) have been investigated including the bubble velocity, trajectory and bubble shape. Finally, based on PLIF-I technique, the mass transfer and diffusion phenomena in the wake of single air bubbles (equivalent diameter ≈ 1 mm) rising in various aqueous polymer solutions (PAAm and Breox) are investigated.

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Ce travail porte sur l'étude des états de vibration collective du noyau : les résonances géantes et les états multiphonons. Ces derniers, constitués de plusieurs résonances géantes superposées, peuvent être excités par diffusion inélastique d'ions lourds près de l'angle d'effleurement. Aucun état à trois phonons collectif n'a été observé jusqu'à maintenant. Une expérience a été effectuée au GANIL dans le but d'observer l'état à trois phonons construit avec la Résonance Géante Quadrupolaire dans le $^(40)$Ca, avec la réaction $^(40)$Ca + $^(40)$Ca à 50 A.MeV. L'éjectile était identifié dans le spectromètre SPEG et les particules chargées légères étaient détectées dans les 240 scintillateurs CsI du multidétecteur 4 Pi INDRA. L'analyse de cette expérience confirme les résultats précédents concernant la Résonance Géante Quadrupolaire (RGQ) et l'état à deux phonons quadrupolaires dans le $^(40)$Ca. Pour la première fois, une branche importante de décroissance directe de la RGQ par particules alpha est mesurée. En appliquant la méthode dite de l'énergie manquante aux événements contenant trois protons mesurés en coïncidence avec l'éjectile, une décroissance directe révélant la présence d'un état à trois phonons est observée dans la région en énergie attendue pour une triple RGQ. <br>Les mécanismes de réaction dans la voie inélastique sont également étudiés, en particulier, un mécanisme récemment découvert appelé towing mode. Pour la première fois le towing mode de particules alpha est observé. <br>Les énergies des états multiphonons dans le $^(40)$Ca et le $^(208)$Pb ont été calculées microscopiquement en incluant des anharmonicités. La base du calcul a été étendue aux états à trois phonons. Nos résultats montrent de grandes anharmonicités (plusieurs MeV), dues au couplage des états à trois phonons avec les états à deux phonons. L'extension de la base aux états à quatre phonons a été effectuée pour la première fois. Les résultats montrent que les états à deux phonons ne sont pas affectés par les états à quatre phonons. Quelques résultats préliminaires sur l'influence de ces derniers sur les états à trois phonons sont présentés.

L'étude de la forme du noyau atomique est un sujet fondamental puisqu'elle constitue un excellent laboratoire pour tester et valider les différents modèles nucléaires. La mesure du moment quadrupolaire électrique et du rayon de charge nucléaire (signant tous deux la forme du noyau) et du moment dipolaire magnétique, apporte des renseignements précieux pour déterminer la structure nucléaire. En particulier, les valeurs des moments magnétiques sont importantes à caractériser car elles sont fortement liées au degré de pureté des fonctions d'onde décrivant une configuration nucléaire donnée. La spectroscopie atomique, et plus particulièrement la spectroscopie laser, est un moyen précis et inhabituel pour caractériser des observables liées à la forme du noyau : on extrait la variation du rayon de charge entre deux noyaux à partir du déplacement isotopique et le moment quadrupolaire à l'aide de la structure hyperfine ; on observe le noyau à partir du cortège électronique. Depuis plus de 10 ans, nous avons fondé un groupe de spectroscopie laser à l'IPN d'Orsay en collaboration avec le Laboratoire Aimé Cotton d'Orsay, l'université McGill à Montréal et l'Institut de Physique de Mayence. Nous avons ainsi construit un système expérimental baptisé PILIS à Orsay puis COMPLIS au CERN pour étudier la forme des noyaux loin de la vallée de stabilité. Grâce aux résultats obtenus avec cet ensemble expérimental, 7 thèses (une canadienne, trois allemandes et deux françaises) ont été soutenues sur les noyaux d'or, de platine et d'iridium. Un développement du système et une nouvelle de mesure sur les noyaux d'étain riches en neutrons viennent de débuter et doivent faire l'objet d'une nouvelle thèse.

Une solution classique pour blinder un champ électromagnétique haute fréquence consiste à employer des matériaux bons conducteurs qui atténuent le champ grâce à leffet de peau. Le blindage est dautant meilleur que lépaisseur de lécran est grande devant lépaisseur de peau. A basse fréquence, ces matériaux continuent à blinder le champ électrique (par le principe de la cage de Faraday), mais deviennent de très mauvais écrans du champ magnétique. En effet, lépaisseur de peau augmentant quand la fréquence diminue, le blindage par effet de peau devient inefficace. Outre leurs propriétés électriques remarquables, les supraconducteurs présentent également des propriétés magnétiques spécifiques. Par exemple, un supraconducteur refroidi en dessous de sa température critique expulse le flux dinduction magnétique de son volume. Cette propriété peut être utilisée pour réaliser des blindages magnétiques par matériaux supraconducteurs. Cette thèse de doctorat sinscrit dans le cadre dun projet de recherche portant sur létude du blindage magnétique par supraconducteurs à haute température critique (HTS). Cette recherche est menée dans le groupe SUPRATECS de lUniversité de Liège en collaboration avec lEcole Royale Militaire de Belgique. Une première partie du projet consiste à réaliser des blindages HTS. Cette étude a été menée par Laurent Dusoulier, un étudiant doctorant du laboratoire de chimie inorganique structurale de lUniversité de Liège. Vu que les HTS sont des céramiques cassantes, il a été choisi de déposer un film supraconducteur sur un substrat métallique par la technique de déposition électrophorétique (EPD). La deuxième partie du projet comprend la caractérisation des échantillons réalisés par la technique EPD, ainsi que létude de la pénétration du champ magnétique dans des blindages HTS. Ma thèse de doctorat porte sur ces dernières questions. Dans un premier temps, nous avons caractérisé les propriétés supraconductrices et les propriétés de blindage magnétique des échantillons synthétisés en chimie. Cette étude a parfois nécessité de réaliser des montages expérimentaux spécifiques. Nous avons montré que les niveaux de blindage que lon peut obtenir avec un échantillon supraconducteur sont généralement supérieurs aux niveaux obtenus avec des écrans magnétiques classiques, si le champ à blinder est inférieur à un seuil caractéristique à lécran HTS. Ensuite, nous avons étudié de manière détaillée les propriétés de blindage de tubes HTS soumis à un champ magnétique axial. Cette étude a été menée de manière expérimentale et à laide de simulations numériques basées sur la méthode de Brandt. Grâce à ces résultats, nous avons déterminé le champ limite quun tube HTS peut blinder, nous avons étudié la variation spatiale du facteur de blindage, ainsi que sa dépendance fréquentielle. Finalement, grâce aux simulations numériques, nous avons étudié les propriétés de blindage magnétique déchantillons HTS axisymétriques présentant des configurations dun intérêt pratique. Cette étude permet dévaluer le gain que lon obtient en fermant un tube par un capuchon, de mesurer limpact dun trou dans ce capuchon, dévaluer leffet dune soudure métallique et linfluence de la non-homogénéité des propriétés supraconductrices sur les niveaux de blindage dun tube HTS.

Par une approche physico-chimique, nous étudions le comportement au fluage d'une résine époxy-amine du type dgeba-tmhda, en cours de durcissement. L'étude expérimentale est fondée sur des essais de traction et de fluage effectues sur des éprouvettes ayant vingt heures d'âge, correspondant à la fin du stade d'évolution initiale du réseau réticule a vingt degrés Celsius. Les mesures de la température de transition vitreuse par calorimétrie différentielle permettent de rendre compte de la formation du réseau macromoléculaire qui s'étale dans le temps. Nous montrons que le fluage de ces résines à différentes contraintes et différentes températures de sollicitation peut être modélisé par la relation de williams-watts et l'accord avec les résultats expérimentaux est satisfaisant. Les paramètres du modelé sont représentés dans la complaisance instantanée, la complaisance différée, le temps de retard et un exposant qui traduit la largeur du spectre. Il apparaît à travers l'étude de ces paramètres que l'effet de la contrainte s'exprime bien par la loi d'eyring et l'effet de la température par la loi d'arrhenius, dans le domaine vitreux du matériau.

La nature de la matière sombre demeure aujourd'hui une des interrogations majeures de la cosmologie. Une hypothèse envisageable est qu'elle soit en partie constituée de matière baryonique ordinaire sous forme d'objets compacts sombres, appelés "MACHOs" (MAssive Compact Halo Objects), situés dans le halo des galaxies. Pour détecter de tels objets, il est possible de rechercher les effets de microlentille gravitationnelle qu'ils produisent lorsqu'ils passent devant une étoile d'arrière plan. La collaboration AGAPE effectue cette recherche en direction de la galaxie M31 (Andromède), située à environ 725 kpc. A cette distance, très peu d'étoiles sont résolues, c'est pourquoi la collaboration a dû imaginer et mettre en oeuvre une méthode d'analyse, nommée "méthode des pixels", permettant de détecter les variations de luminosité directement dans les pixels de la caméra CCD. <br> La collaboration POINT-AGAPE a observé M31 entre 1999 et 2002, à l'aide du télescope de 2,5 m Isaac Newton (INT), à La Palma, aux îles Canaries, avec la caméra grand champ WFC, couvrant deux champs de 0,3 deg$^2$. Cette thèse porte sur l'analyse des données issues des deux premières saisons d'observation (d'août 1999 à janvier 2001). Une dizaine de candidats microlentille ont été détectés. Dans la plupart des cas l'hypothèse d'étoiles variables reste vraisemblable et sera mieux contrainte lorsque la dernière saison de données sera analysée. Quatres candidats ont cependant particulièrement retenu l'attention car, ayant eu lieu sur des échelles de temps de quelques jours, il est particulièrement difficile d'envisager une alternative à leur interprétation en tant que microlentille. <br> Pour deux candidats sur les quatre, l'hypothèse d'auto-lentilles (i.e : les lentilles sont elles-mêmes des étoiles de M31 situées en avant plan des étoiles sources) est favorisée car ils sont situés proches du bulbe de la galaxie. Un troisième candidat se trouve à 2'54'' du centre de M32, une galaxie elliptique naine satellite de M31. Si M32 se trouve en avant plan de M31, la profondeur optique est vraisemblablement dominée à cet endroit par les événements ayant comme étoile source une étoile du disque de M31 et comme lentille une étoile de M32. Le dernier candidat est une étoile du disque de M31 amplifiée soit par un MACHO soit par une autre étoile du disque. Bien que la seconde éventualité semble moins vraisemblable, elle n'est pas exclue. Quoi qu'il en soit, le nombre d'événements détectés est très inférieur à celui prédit par la simulation Monte Carlo de l'expérience, même dans le cas d'un halo exempt de MACHO. Ceci montre que : soit il existe un biais mal compris dans l'efficacité de détection ; soit les modèles (fonctions de luminosité, de densité, etc.) adoptés pour simuler la galaxie doivent être revus. La première éventualité est en cours d'investigation.

L'un des problèmes les plus intéressants de la physique moderne est celui de la matière noire de l'Univers, qui reste de nature insaisissable. L'existence de la matière noire est inférée par des preuves indirectes telles que les mesures des courbes de rotation des galaxies, des dispersions de vitesse des galaxies dans les amas galactiques et les effets de lentille gravitationnelle. Ces observations fournissent des preuves sur l'existence d'une matière invisible dominant notre Univers. Il n'existe cependant aucune indication claire sur sa nature. Les observations actuelles en font le constituant dominant de l'Univers, par opposition à la matière baryonique "normale". Deux solutions sont proposées pour résoudre ce mystère. La première est basée sur une modification de la loi de la gravité comme dans la dynamique newtonienne modifiée qui pourrait expliquer les divergences entre prédictions et observations de la dynamique des masses dans l'Univers. L'autre idée consiste à proposer l'existence d'une nouvelle particule massive qui n'interagit pas avec la lumière (appelée WIMP pour "Weakly Interactive Massive Particle"), mais pouvant influencer la matière lumineuse par gravité. Plusieurs théories proposent l'existence de telles nouvelles particules. La plus célèbre de ces théories est la supersymétrie, qui est une extension du Modèle Standard de la Physique des Particules. Si l'un des partenaires supersymétriques des bosons neutres est une particule stable et le plus léger de tous les superpartenaires, il devient alors un candidat idéal pour la matière noire. La supersymétrie est en général le cadre le plus favorable pour l'existence de la matière noire. / The early history of modern physics have been full of problems fixed with un-orthodox yet brilliant solutions. From the Hydrogen electron orbit, black bodyradiation and the ultraviolet catastrophe, to the perihelion precession of Mercury.Quantum Mechanics and General Relativity not only solved these problems butthey opened the path to new observations and predictions about the Universe welive in and the introduction of new problems to be solved.One of the more modern problems we are facing today in physics is the largediscrepancy among measurements of the visible mass in the Universe and the pre-dictions of laws of gravity. An indisputable mass of evidence from different partsof observational cosmology is showing again and again that the observed lumi-nous mass in the Universe constitutes a tiny fraction of the matter that actuallyexists. The proposed solutions of this problem comes in two completely differentflavors. One proposed solution is that the laws of gravity are not the same in thelimit of tiny accelerations. Theories of modified gravitational dynamics proposea non-linear term in Newton law of gravity that becomes relevant at small accel-erations which in turn can explains the missing matter. The other solution to themissing matter is the introduction of new type of matter that does not interact withlight, making it invisible yet inferred to exist by its gravitational effect. The newmatter becomes a new elementary particle to be added to list of already knownelementary particles. While there are many candidates to this new elementaryparticle the favored one is called a WIMP or Weakly Interacting Massive Particle.

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