Cette thèse porte sur l'étude de la production électrofaible du quark top (voies $s$ et $t$) dans les <br />collisions ppbar au <br />Tevatron dans l'expérience D0 pour une luminosité intégrée de 370~pb$^{-1}$. Ce processus reste <br />inobservé.<br />L'identification du jet de quark beau issu de la désintégration du top joue un rôle central dans l'analyse.<br />Les paramètres d'impact des traces associées à un jet sont convertis en une probabilité que ce jet <br />provienne du vertex primaire. Cet algorithme atteint une efficacité de 45% pour environ 0.5% de bruit <br />de fond.<br />La signature recherchée consiste en 2 à 4 jets, dont un jet de quark beau, un lepton chargé et de <br />l'énergie manquante. Une analyse multivariable est développée pour séparer le signal des fonds <br />dominants. La sensibilité de l'analyse ne permet pas encore la mise en évidence du signal et des <br />limites supérieures à 95% de niveau de confiance sur les sections efficaces de production de <br />5~pb (voie $s$) et 4.3~pb (voie $t$) sont obtenues.

Dans cette thèse nous avons appliqué la RPA auto-consistante (SCRPA) au modéle de Hubbard avec un petit nombre de sites (une chaîne à 2, 4, 6, ... sites). La SCRPA avait précédemment donné de très bon résultats dans d'autres modèles comme le modèle d'appariement de Richardson. Il était donc intéressant de voir quel genre de résultats la méthode allait produire pour un modèle plus complexe comme le modèle de Hubbard. A notre grande satisfaction le cas à 2 sites et deux électrons (demi-remplissage) est résolu exactement par la SCRPA. Ceci peut sembler un peu trivial mais le fait est que d'autres approximations toute à fait respectables telles que la "GW" ou l'approche avec la fonction d'onde de Gutzwiller restent loin du compte. Avec ce bon point de départ le cas à 6 sites a été regardé ensuite. Pour ce cas la SCRPA n'est, évidemment, plus exacte, cependant les résultats SCRPA s'en écartent uniquement de très peu sur une grande plage de valeurs de la constante de couplage U et notamment dans la région de la transition de phase vers un état avec magnétisation non nulle. Ceci est vrai pour l'énergie du fondamental, les excitations et les nombres d'occupations. On peut considérer cela comme un bon succès de la théorie. Cependant, le cas à 4 sites (plaquette), comme tous les cas à 4n sites, pose un problème à cause d'une dégénérescence au niveau Hartree-Fock. Une généralisation de la présente méthode en incluant en plus des paires, des quadruples opérateurs de Fermions (seconde RPA) est proposée pour traiter ces cas dans la présente approche. En effet pour une plaquette, on peut ainsi également retrouver le résultat exact. C'est donc une perspective intéressante de ce travail.

D'après le Modèle standard, l'asymétrie CP dépendante du temps est la même dans les canaux de désintégration Bd0 -> J/Psi KS0 et Bd0 -> Phi KS0 et donne accès à sin(2 beta). Un écart entre les asymétries CP mesurées dans ces deux canaux signerait la présence phénomènes au-delà du Modèle standard. Ma thèse étudie la sensibilité de l'expérience LHCb à une telle différence en estimant l'erreur statistique avec laquelle elle mesurera sin(2 beta) dans le canal Bd0 -> Phi KS0. Le nombre d'événements de bruit de fond simulés est trop faible en regard de la statistique annuelle pour obtenir des évaluations précises. Nous avons développé plusieurs approches pour améliorer ces évaluations. Cette étude a été menée dans le cadre du détecteur LHCb classique, puis dans celui du détecteur réoptimisé. Nous prédisons dans les cas les plus optimistes une erreur statistique sur sin(2 beta) de 0.56 dans le cadre classique et de 0.29 dans le cadre réoptimisé.

Une recherche indépendante de saveur du boson de Higgs neutre dans les canaux à quatre jets, e+e- -> h(hadrons)Z(qqbar), avec énergie manquante, e+e- -> h(hadrons)Z(nu nubar) et leptonique, e+e- -> h(hadrons)Z(e+e-, µ+µ-) est effectuée.<br> Les données analysées ont été enregistrées par le détecteur ALEPH auprès du LEP durant les années 1998, 1999 et 2000, avec des énergies dans le centre de masse situées entre 189 et 210 GeV.<br><br> Les sélections dans les canaux à quatre jets et avec énergie manquante sont basées sur la méthode multivariable des réseaux de neurones, qui combine de façon non linéaire les différentes informations qui décrivent le signal. Afin d'obtenir une sélection indépendante de la saveur des produits de désintégration du boson de Higgs, ces informations sont des variables purement topologiques et cinématiques.<br> La sélection dans le canal leptonique est réalisée par une succession de coupures qui tirent profit de la très bonne identification des électrons et des muons.<br><br> En appliquant ces sélections aux données enregistrées par ALEPH, aucun excès d'événements révélant la présence d'un signal n'est observé. Ceci permet de restreindre les valeurs permises de la masse du boson de Higgs neutre, sa section efficace et son rapport d'embranchement en hadrons.<br> Ce résultat est exprimé par une zone d'exclusion à 95% de niveau de confiance dans un espace à deux dimensions, à partir duquel il est possible de vérifier si un modèle particulier est exclu ou non par l'expérience.<br><br> Ce résultat général est interprété dans le cadre du Modèle Standard et du MSSM. Dans le cadre du Modèle Standard, une limite inférieure de 109.5 GeV/c2 sur la masse du boson de Higgs à 95% de niveau de confiance est obtenue.

La montée en énergie et en luminosité du LEP a permis d'étendre considérablement la recherche de nouvelle physique en collisionneur e+e-. La supersymètrie permet de résoudre plusieurs problèmes du Modèle Standard en introduisant une symétrie entre fermions et bosons. Les squark s stop (t1) et sbottom (b1), partenaires supersymétriques des quarks de troisième génération occupent une place particulière. Ils pourraient être parmi les particules supersymétriques les plus légères. Les squarks ont tout d'abord été recherchés dans les données collectées par DELPHI de 1998 à 2000 à des énergies dans le centre de masse allant de 189 à 208 GeV. Lorsque la R-parité est conservée, la particule supersymétrique la plus légère (LSP) est le neutralino (01) qui interagit très faiblement avec la matière. Les canaux de désintégration des squarks sont t1 -> c01 et b1 -> b01. Les événements recherchés sont caractérisés par deux jets et de l'énergie manquante. Une attention particulière à été portée à la modélisation de l'hadronisation du stop et à l'étude des interactions photon-photon produisant des hadrons. Des limites sur les masses des squarks ont été établies. Cependant, de nouveaux modèles prédisent que la LSP est le gluino (g). La signature d'énergie manquante de la LSP est remise en cause. Le scénario d'un gluino LSP a donc été développé et recherché dans DELPHI. Les données enregistrées en 1994 à la résonance du Z0 ont permis de donner pour la première fois une limite sur la masse d'un gluino stable. L'analyse des données LEP2 a été réalisée pour les canaux de désintégration du stop en cg et du sbottom en bg. Des limites sur la masse des squarks, dans ce scénario, ont été obtenues. Elles confortent les limites obtenues à LEP1.

La notion de symétrie de jauge est au coeur de notre compréhension de l'interaction électrofaible et permet d'expliquer l'ensemble des observations expérimentales actuelles. Pourtant, l'incompatibilité intrinsèque entre l'invariance de jauge et la masse des particules nécessite d'introduire une nouvelle particule, le boson de Higgs, toujours non observée à ce jour. Cette thèse présente l'analyse de 7.3/fb de collisions protons-antiprotons à sqrt{s} = 1.96 TeV enregistrées par le détecteur D0 au Tevatron en vue de la recherche du boson de Higgs dans l'état final mu+tau. Cette analyse vient compléter les canaux principaux dimuons, électron-muon et diélectrons en exploitant également la désintégration H -> WW -> lvlv, majoritaire dans la fenêtre de masse accessible au Tevatron. L'état final contenant un lepton tau, leur identification parmi les jets a été améliorée d'environ 15% grâce au développement de plusieurs idées : l'ajustement des paramètres du réseau de neurones d'identification, la prise en compte de certaines dépendances cinématiques des performances de l'algorithme, l'exploitation du temps de vie du lepton tau et une étude exhaustive visant à inclure la mesure du détecteur de pieds de gerbe dans le processus d'identification. Dans un second temps, la recherche du boson de Higgs dans l'état final mu+tau étant dominée par le bruit de fond W+jets (où un jet est faussement identifié comme un lepton tau), une méthode a été élaborée pour obtenir une modélisation convenable de ce bruit de fond, non fournie par la simulation par défaut. Cette méthode est basée, entre autres, sur l'étude de la corrélation de charge entre le muon et le candidat tau qui permet de mesurer ce bruit de fond dans les données en excluant la région du signal. Ensuite, l'exploitation des cinématiques et/ou topologies différentes du signal et du bruit de fond a permis d'optimiser cette recherche atteignant alors une sensibilité attendue (observée) de 7.8 (6.6) fois le Modèle Standard pour une masse de 165 GeV/c2. Enfin, l'interprétation de l'analyse dans un scénario à quatre familles de fermions a été effectuée. Pour la première fois, cette analyse est incluse dans les combinaisons D0 et Tevatron présentées à Moriond EW et EPS 2011.

L'expérience CMS (Compact Muon Solenoid), construite sur l'anneau du LHC (Large Hadron Collider), enregistre des données provenant des collisions proton-proton depuis 2 ans. L'alignement entre toutes les couches du trajectographe, sous-détecteur de CMS permettant la reconstruction et la mesure de l'impulstion des particules chargées, est effectué à l'aide de traces de particules créées lors de la collision et des traces créées par le passage de muons d'origine cosmique à travers ce détecteur. La première partie de ce livre sera dédiée à la reconstruction des traces de ces muons lors des collisions. Une nouvelle méthode, appelée reconstruction cosmique régionale, a été développée et mise en place. L'efficacité de 69% et le taux de faux de l'ordre de 1% permettent l'utilisation de ces traces pour l'alignement. La deuxième partie, portant sur l'analyse des données de collision, s'intéressera à la recherche de particules prédites par un modèle d'extension du Modèle Standard, la Supersymétrie, dans un scénario particulier, le scénario du Stop Léger. Dans le cas d'un fort mélange dans la troisième génération de squarks, le stop, partenaire supersymétrique du quark top, peut être léger. Dans l'analyse effectuée au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés au cas au mstop < mtop. Dans le MSSM avec conservation de la R-parité, le gluino serait formé par paire et se désintégrerait en un squark stop et un quark top. Le stop se désintégrerait quant-à-lui en un quark c et un neutralino, particule supersymétrique la plus légère du modèle, stable et interagissant faiblement. Aucun excès par rapport aux prédictions du Modèle Standard n'a été relevé en utilisant les 40pb-1 de données enregistrées par CMS en 2010. Les limites obtenues à 95% de niveau de confiance permettent d'exclure des masses de stop jusqu'à 175 GeV pour des masses de gluinos allant jusqu'à 350 GeV et des faibles différences de masses entre le stop et le neutralino.

Le quark top est le quark le plus lourd contenu dans le modèle standard. Découvert en 1995 par les deux expériences du Tevatron, il possède des caractéristiques atypiques telles qu'un temps de vie le plus court jamais observé qui le fait se désintégrer avant de pouvoir s'hadroniser et donne ainsi accès à sa masse dont sa mesure est alors d'une très grande précision. Les données accumulées par l'expérience DØ entre 2002 et 2009, représentant une luminosité intégrée de 5,4 fb⁻¹, sont utilisées pour effectuer cette mesure à partir de la méthode de l'élément de matrice dans les canaux di-leptoniques électron--électron, électron--muon et muon--muon. La valeur de la masse du quark top mesurée, 174.0 ± 1,8 (stat.) ± 2,4 (syst.) GeV, est en très bon accord avec les autres mesures effectuées. Sa précision est limitée, pour la première fois pour ces canaux, par les incertitudes systématiques. Dans cette thèse, plusieurs approches sont étudiées pour améliorer la précision de la mesure : l'utilisation d'informations sur l'identification de jets issus de quarks b afin d'optimiser la sélection des événements top--anti-top et une meilleure détermination des incertitudes systématiques principales. Une attention particulière est portée sur la simulation Monte-Carlo des muons à DØ : l'amélioration de l'ajustement de la résolution sur la mesure de l'impulsion transverse des muons simulés avec les données, discutée dans cette thèse, sera utilisée afin d'améliorer les prochaines mesures des propriétés du quark top ainsi que d'autres analyses menées dans l'expérience.

Le vide, de part sa nature et le rôle qu'il joue dans la description des phénomènes de infiniment petit comme ceux de infiniment grand, sert de fil conducteur pour introduire les différents travaux expérimentaux présentés dans ce manuscrit. En partant de infiniment petit, la préparation à la recherche de nouvelle physique au-delà du modèle standard de physique des particules est exposée avec le prototypage d'un calorimètre à argon liquide pour l'expérience ATLAS. Puis la recherche de supersymétrie avec violation de la R-parité auprès du détecteur ALEPH est présentée. Le modèle standard de la cosmologie est ensuite détaillé avec l'apparition de la mystérieuse énergie noire qui est à l'origine de l'accélération actuelle de notre univers. Cette accélération peut être mesurée grâce aux observations de supernovæ du sondage SNLS qui est présenté avec ses différentes phases : recherche des supernovæs puis mesure des paramètres cosmologiques et du taux d'explosion des supernovæ de type Ia.

Grâce a la grande section efficace de production de paires b \bar b, LHC offre une excellente occasion de faire des études de courants neutre changeant la saveur. Ces transitions sont sensibles aux effets de nouvelle physique. Cette these porte sur l'analyse des événements B0 → K∗ 0 e+e− qui permettent de mesurer la fraction de photon avec une polarisation droite et donc de rechercher des signaux de nouvelle physique émis dans la transition b → sγ . En effet, dans le Modele Standard, la polarisation des photons est gauche. La paire e+e−, lors que la masse invariante de la paire de leptons est basse, provient d'un photon virtuel et permet donc de sonder la polarisation de celui-ci. Cette mesure se fait grâce a l'étude des distribution angulaires de cette désintégration a quatre corps. Une première étape est la mesure du rapport d'embranchement dans le domaine de masse 30-1000 MeV/c2 . En effet, cette désintégration n'a jamais été observée dans cette région, y compris auprès des usines a B a cause du très faible rapport d'embranchement. Cette analyse comportant des électrons de basse impulsion transverse est expérimentalement complexe dans un environnement tel que celui du LHC. La mesure est faite relativement au rapport d'embranchement de la désintégration B0 → J/ψ (e + e−)K∗0 . En effet, cela permet de s'affranchir de nombreux effets expérimentaux ainsi que de la détermination absolue des efficacites. Le résultat, repose sur les donnees collectees par LHCb en 2011 et correspondant a une luminosité intégrée de 1 fb−1 : B(B 0 → K∗ 0 e+e−)30−1000 MeV/c = (3.19+0.75 −0.68 (stat) ± 0.22(syst) ± 0.15(PDG)) × 10− 7 en utilisant la valeur PDG pour le rapport d'embranchement de la désintégration B0 → J/ψ (e + e−)K∗0 . La dernière partie de la thèse porte sur des études Monte Carlo qui montrent que la précision sur la fraction de photon avec une polarisation droite que l'on peut espérer obtenir avec l'inclusion des données de 2012 est d'environ 0.1, comparable a la moyenne mondiale obtenue avec des méthodes differentes.