Un des objectifs de la physique des ions lourds aux énergies ultra-relativistes est la mise en évidence et la caractérisation d'une nouvelle phase de matière, le plasma de quarks et de gluons (QGP). L'une des signatures est la suppression des résonances de haute masse (J/psi,upsilon) et, en particulier, celle du upsilon, qui ne pourra être observée, (au travers de sa désintégration muonique) qu'aux énergies LHC (Large Hadron Collider) en collision Pb-Pb. Le bras dimuon, sous-détecteur de ALICE, a en charge l'identification et la caractérisation de ces muons, via des chambres de trajectographie, un dipôle et un système de déclenchement appelé "trigger". Le système de déclenchement du bras dimuon est basé sur des chambres à plaques résistives (RPC). Après avoir fait l'analyse des données recueillies durant une campagne de tests au CERN, il est apparu que la résolution en temps, délivrée par l'électronique du détecteur, ne satisfaisait pas entièrement les performances requises. Nous avons alors développé une nouvelle technique de discrimination nommée ADULT (A DUaL Threshold) qui améliore la résolution en temps du détecteur. Cette électronique permet également d'optimiser plusieurs paramètres critiques du fonctionnement d'une RPC en mode streamer. Ce nouveau système de discrimination a amené l'équipe à développer une puce de microélectronique spécifique qui a été validée lors de tests réalisés au CERN. D'autre part, des simulations de collisions Pb-Pb ont été réalisées. Les spectres de masse invariante sont présentés ainsi que l'effet des coupures en impulsion transverse du "trigger" du spectromètre dimuon sur ces spectres de masse. D'autre part, la perte d'énergie des quarks dans le milieu nucléaire est introduite. Nous montrons et commentons les effets induits sur les résultats des simulations. De plus, deux techniques d'estimation de bruit de fond combinatoire sont mises en oeuvre. Il est alors montré que la technique de "l'event mixing" est mieux adapté que la méthode des "like - sign" pour l'estimation du bruit de fond combinatoire aux énergies LHC. Il est égalementmontré comment nous pouvons obtenir une estimation de la section efficace de production de beauté à l'aide de ces deux méthodes.

Les phénomènes de clustering caractérisent plusieurs domaines des sciences naturelles et de la sociologie. Ils consistent en l'auto-organisation de groupes d'objets en sous-groupes corrélés, en introduisant des symétries et, dans certains cas, un certain degré d'ordre dans le système global. En physique nucléaire, ces aspects représentent l'un des effets les plus fascinants induits par le principe de Pauli dans les noyaux. Leur investigation est un outil extrêmement puissant pour comprendre le comportement des forces nucléaires dans les systèmes d’N corps avec interactions les unes les autres. Dans ce thèse, je discute des résultats d'une campagne expérimentale qui explore les aspects de clustering dans les systèmes nucléaires légers à partir d'une approche multi-méthodique et en utilisant des techniques différentes et complémentaires. Le travail commence avec le noyau 10Be, prévu pour être constitué par une structure de cluster moléculaire de deux particules alpha liées par les deux neutrons de valence supplémentaire. L'expérience a été réalisée avec des faisceaux de 10Be produits au laboratoire INFN-LNS avec la technique de fragmentation des projectiles FRIBs. À travers des techniques de corrélation particule-particule, des signaux d'un nouvel état appartenant possiblement à la bande de rotation moléculaire de 10Be ont été observés. Autres noyaux appartenants à la chaîne isotopique du carbone ont également été étudiés pour comprendre comment les phénomènes de clustering évoluent avec l'excès de neutrons. Pour 11C et 13C, nous avons utilisé les réactions nucléaires 10B(p,a) et 9Be(a,a), respectivement, à basse énergie. Ces mesures ont été conduites à l'accélérateur TANDEM de Naples. Les sections efficaces différentielles et les distributions angulaires, ainsi que autres données disponibles dans la littérature, ont été reproduites par des calculs R-matrix, ce qui nous a permis d'affiner la structure de ces noyaux et de suggérer l'existence d'états à cluster.Le noyau 16C a été étudié avec la même configuration expérimentale utilisée dans le cas du 10Be mais avec un faisceau secondaire très intense. J'ai observé des contributions non négligeables dans les voies de désintégration à deux et à trois corps pour le 16C, voies qui représentent des désintégrations extrêmement rares. Enfin, l'état de Hoyle dans 12C (7.654 MeV,0+) a été étudié avec une expérience de haute précision en utilisant la réaction 14N(d,a) à 10,5 MeV à INFN-LNS. L'étude a fourni un limite supérieure pour la voie de désintégration directe en trois alpha avec une précision sans précédent. Ce résultat, qui améliore d'un facteur 5 l'état actuel de la technique, fournit une contrainte importante aux modèles de structure théorique ainsi qu'aux calculs de nucléosynthèse stellaire responsables de l'origine des éléments dans l'univers. Les phénomènes de clustering ont également été étudiés dans les noyaux 19F et 20Ne avec la réaction 19F(p,a) à très basse énergie à l'accélérateur AN-2000 de l'INFN-LNL. Une analyse par R-matrix de la section efficace intégrée a été utilisée pour fournir des informations sur la structure du noyau composé 20Ne avec des implications astrophysiques sur le cycle CNO dans les étoiles. J'ai également étudié les collisions entre les ions lourds à des énergies intermédiaires pour explorer les phénomènes de clustering dans la matière nucléaire diluée et chaude. J'ai développé un modèle thermique des corrélations particules-particules pour décrire la population d'états non liés produits lors de l'évolution des collisions Ar+Ni violentes à 32-95 MeV par nucléon. Les limites d'une approche purement thermique dans un tel système dynamique ont été discutées, avec des idées possibles pour expliquer le mécanisme qui peuplent les états internes dans les noyaux 8Be en discutant l'interconnexion entre la thermodynamique et les effets d'interaction d’état final. Ces études sont importants pour décrire la formation de clusters dans la matière nucléaire. / Clustering phenomena characterise several fields of natural sciences and sociology. They consist on the self-organisation of groups of objects in correlated sub-groups, introducing symmetries and, in some cases, a certain degree of order in the overall system. In nuclear physics, these aspects represent one of the most fascinating effects induced by the Pauli principle in nuclei. Their investigation is an extremely powerful tool to understand the behaviour of nuclear forces in N-body interacting systems. In this thesis, I discuss the results of an experimental campaign that explores clustering aspects in light nuclear systems from a multi-methodic approach and by using different and complementary techniques.The work start with the 10Be nucleus, predicted to be constituted by a molecular cluster structure of two alpha particles kept bound by the two extra valence neutrons. The experiment has been performed with 10Be beams produced at the INFN-LNS laboratory with the FRIBs projectile fragmentation technique. By means of particle-particle correlation techniques, signals of a new state possibly belonging to the 10Be molecular rotational band were observed. Other nuclei along the carbon isotopic chain were also investigated to understand how clustering phenomena evolve with neutron excess. For 11C and 13C we used 10B(p,alpha) and 9Be(alpha,alpha) nuclear reactions, respectively, at low energies. These measurements were made at the tandem accelerator in Naples. Measured Differential cross sections and angular distributions, together with other data available in the literature, were reproduced by R-matrix calculations, which allowed us to refine the spectroscopy of such nuclei and suggest the existence of cluster states, possibly members of molecular rotational bands. The 16C nucleus was investigated with the same setup used in the 10Be case with a very intense secondary beam. I have observed non vanishing yields in both two-body and three-body cluster disintegration channels for 16C which represent extremely rare decays. Finally, the Hoyle state in 12C (7.654 MeV, 0+) was investigated in a high-precision experiment by using the 14N(d,a) reaction at 10.5 MeV at INFN-LNS. The study has provided an upper limit to the direct three-alpha decay process of such state with an unprecedented precision. This result, which improves of a factor 5 the existing state of the art, provides important constraint to theoretical structure models as well as to stellar nucleosynthesis calculations aiming at revealing the origin of elements in the universe. Clustering phenomena have also been studied in 19F and 20Ne nuclei with the 19F(p,a) reaction at very low energies at the AN-2000 accelerator of the INFN-LNL. An R-matrix analysis of the integrated cross-section was used to provide information on the structure of the 20Ne compound nucleus with its astrophysical implications on the CNO cycle in stars.I have also used heavy ion collisions at intermediate energies to explore clustering phenomena in dilute and hot nuclear matter. I have developed a thermal model of particle-particle correlations whit the aim of describing the population of decaying unbound states produced during the evolution of violent Ar+Ni collisions at 32-95 MeV per nucleon. The limitations of a purely thermal approach in such a dynamical system have been discussed, with possible ideas to explain the mechanism which populate internal states in 8Be cluster states accounting for the interplay of thermodynamics with final state interaction effects. Such studies are relevant to model cluster formation in nuclear matter.

Les étoiles à neutrons sont parmi les objets les plus extrêmes dans l'univers. Elles sont des étoiles compactes, nées à la suite d'une explosion de supernova gravitationnelle, au point final de l'évolution stellaire. Le champ gravitationnel y est très fort, et la matière à l'intérieur atteint des densités extrêmement élevées. Elles sont donc des "laboratoires" prometteurs, non seulement pour tester le régime de champ fort en relativité générale, mais aussi pour en apprendre davantage sur la physique nucléaire à haute densité, qui actuellement ne peut pas être reproduit avec des expériences terrestres. Ainsi, les étoiles à neutrons nous permettent d'adresser des questions telles que l'existence éventuelle de particules autres que nucléons à haute-densité. À cause de la naissance violente de ces objets, les étoiles à neutrons très jeunes, que l'on appelle proto-étoiles à neutrons, sont également très chaudes, et souvent en rotation différentielle rapide. Dans cette thèse nous avons pour but de développer un modèle stationnaire d'une telle proto-étoile à neutrons.Ainsi, nous présentons une nouvelle méthode pour calculer numériquement les équations d'équilibre d'un fluide parfait relativiste, axisymétrique et stationnaire, en rotation différentielle et à température finie, valable pour une équation d'état réaliste. Nous présentons en détail le code (accessible au public) développé. Nous avons appliqué ce code avec des nouvelles équations d'état réalistes à température finie, basée sur une théorie relativiste du champ moyen, en incluant tous les degrés de liberté hyperoniques. Nous avons calculé des modèles relativistes stationnaires de proto-étoiles à neutrons en rotation différentielle rapide. Nous allons discuter les applications de nos modèles pour explorer plus en détail la physique de ces objets. / Neutron stars are among the most extreme objects in the universe. They are compact stars born as the aftermath of a core-collapse supernova explosion, at the endpoint of stellar evolution, with a strong gravitational field, and extremely high densities. They are therefore promising 'laboratories', not only to test the strong-field regime of general relativity, but also to learn about nuclear physics in the high density regime, which presently is not accessible in earth based experiments. This allows to address questions such as the possible existence of particles other than nucleons at high-densities. As a consequence of the violent birth of these objects, new-born (proto-)neutron stars are extremely hot and, in general, rapidly rotating, which raises interesting problems in the task of developing a stationary model of such objects.In this thesis, we present a new self-consistent method to numerically compute the equilibrium equations of stationary axisymmetric relativistic (differentially) rotating perfect fluids at finite temperature, with a realistic equation of state. We introduce in detail the (publicly available) code in which we implemented the described numerical scheme. We use newly developed realistic equations of state with finite temperature, which are based on density dependent relativistic mean field theory, and in which all hyperonic degrees of freedom are included, to compute realistic stationary relativistic models of rapidly differentially rotating proto-neutron stars. We discuss future applications of our code for further exploring the physics of proto-neutron stars.

la production de phi et (omega+rho) a été étudiée à travers la mesure des paires de muons dans l'expérience NA38-NA50. L'extraction des résultats utilise la meme technique d'analyse pour les systemes considérés qui couvrent la plus grande partie des possibilités, du système d-C au système Pb-Pb. Une des originalités est que les rapports de production phi/(omega+rho) sont extraits dans des domaines de masse transverse. Cette étude met en évidence un changement de comportement entre les systèmes utilisant des projectiles légers, d-C et d-U, et ceux utilisant des projectiles lourds, S-U et Pb-Pb. On observe de plus pour le phi une augmentation supplémentaire de la production, qui s'inscrit dans l'augmentation générale de l'étrangeté observée dans les collisions d'ions lourds à ces énergies. Ces résultats semblent par ailleurs indiquer que l'utilisation de la masse transverse conduit à une certaine unification des évolutions de la production des différentes régions de masse des dimuons.

NIL

Dans les collisions les plus centrales d'ions lourds aux énergies accessibles au SPS du CERN les conditions de densité et d'énergie pourraient conduire à une transition vers un nouvel état de la matière, le plasma de quarks et de gluons. L'effet d'écran sur le J/Psi, où l'augmentation de la production de particules étranges comme le phi pourraient en être des traces caractéristiques. Cette thèse traite principalement de la production de mésons phi mesurés grace à la mesure des paires de muons par la collaboration NA50 au cours de l'année 2000. Plusieurs améliorations dont un nouveau déclenchement pour le dénombrement des collisions permettait un meilleur accès aux collisions les plus périphérique et aux collisions centrales.<br> La multiplicité du J/Psi observée dans ces résultats ne confirme pas une brutale décroissance pour les collisions très centrales. Inversement, il n'y a pas non plus d'évidence pour une saturation de la suppression, comme prédit par plusieurs modèles théoriques ne postulant pas l'existence d'une phase plasma.<br> Les sections efficaces de production et les multiplicités des dimuons issus des mésons phi et omega sont similaires aux précédents travaux. Néanmoins l'évolution depuis 2002 de la valeur du PPDB du BR_(phi->mu mu) induit un rapprochement entre les multiplicités de phi observées ici et celles obtenues par NA49, ce qui résoud en partie le «phi puzzle ». Toutefois les pentes apparentes restent différentes.<br> Cette étude débouche aussi sur des perspectives pour la détermination du taux d'étrangeté dans le milieu grâce à l'utilisation directe du rapport phi/omega qui correspond au carré du facteur de saturation de l'étrangeté chi_s utilisé dans de nombreux modèles thermiques.