Les avancées récentes en physique nucléaire expérimentale permettent d'étudier les systèmes nucléaires a la limite de la vallée de stabilité. La découverte de nouveaux phénomènes, comme les halos et les peaux de neutrons, nécessite le développement de nouveaux outils théoriques permettant d'étudier ces systèmes. Le développement et les applications du modèle en couches avec couplages au continuum constituent la première partie de ce travail. Ce formalisme nouveau permet de prendre en compte les corrélations entre les états lies et les états de diffusion des noyaux faiblement liés. Nous l'avons applique a l'étude de la spectroscopie des noyaux miroir 8B- 8Li et 17F- 17O. Il permet également de calculer les sections efficaces de diffusion élastique, de dissociation coulombienne et de capture radiative. Nous présentons notamment les résultats concernant les réactions d'intérêt astrophysique : 16O(p,$\gamma$) 17F et 7Be(p,$\gamma$)8B. Cette dernière réaction est particulièrement importante pour la compréhension des modèles solaires car la désintégration du 8B fournit l'essentiel du flux de neutrinos solaires de haute énergie. La seconde partie de ce travail porte sur l'analyse de l'interaction d'appariement loin de la vallée de stabilité. Nous avons développé une approche, basée sur la méthode de Hartree-Fock-Bogolyubov (HFB), permettant d'étudier les corrélations d'appariement entre états liés et états de diffusion, résonnant ou non. Le potentiel particule-trou est remplacé par un potentiel dont les solutions sont connues analytiquement. Cette méthode permet d'analyser l'effet de l'appariement sur des états de particule liés ou résonnant situes à des énergies arbitraires. Nous avons ainsi pu démontrer que le continuum non résonnant peut jouer un rôle crucial dans les noyaux faiblement lies et que la résolutions des équations de HFB en base position est une des seule méthode permettant de traiter correctement ce problème.

La structure nucléaire des noyaux de la couche sd a été bien étudiée expérimentalement à proximité de la ligne de stabilité et, plus récemment, l'intérêt a porté sur les noyaux riches en neutrons. Les états normaux de parité positive sont bien décrits à l'aide de l'interaction USD dans l'espace sd (espace 0ħω) avec un cœur de 16O. Cette interaction a été récemment réajustée et les nouveaux Hamiltonians obtenus sont appelés USDA et USDB. Les spectres expérimentaux montrent l'existence, en plus des états normaux, d'un ensemble d'états de parité négative nommé "états intrus", résultant de l'excitation d'un nucléon de la couche p vers sd, pour les noyaux près de 16O ou de la couche sd vers pf pour les noyaux proches de 40Ca. Au milieu de la couche sd il y a compétition entre les deux types d'excitations pour les intrus. Avant notre travail, il n'existait pas de description unifiée des états de parité négative à travers toute la couche sd. Pour étudier les états intrus, nous avons élargi l'espace modèle de l'espace sd (cœur 16O) à l'espace complet p-sd-pf (cœur 4He) appelé espace 1ħω. Cela nécessite la construction d'une nouvelle interaction compatible avec cette extension de l'espace modèle. Cette procédure est maintenant possible en raison de l'augmentation de la puissance de calcul. Nous avons ainsi mis au point pour la première fois une interaction 1ħω appelée PSDPF, qui comporte cinq parties distinctes: p, sd et pf en plus des termes croisés p-sd et sd-pf. Les trois interactions fixes pour p, sd et pf sont respectivement: CK, USDB et SDPF-NR, cette dernière contient également les éléments de matrice à deux corps sd-pf, l'interaction p-sd est considérée comme étant l'interaction PSDT. Nous avons modifié les contributions p-sd et sd-pf pour reproduire l'évolution en énergie des états intrus de différents spins à travers toute la couche sd. Cette nouvelle interaction a été utilisée pour calculer les états intrus dans les noyaux sd avec N = Z et Z + 1. Les spectres en énergie des états + et - dans tous les noyaux sd ont aussi été calculés. La comparaison expérience-théorie montre un très bon accord et donne ainsi du crédit à notre nouvelle interaction proposée pour décrire les états intrus de la couche sd. Des états de parité - ont été attribués certains niveaux de Jπ inconnus. Les probabilités de transitions électromagnétiques réduites E2 et E3 des premiers états de parité + et -, avec Jπ = 2+ et 3- dans les noyaux pair-pairs, ont été également calculées et les charges effectives pour les transitions E3 ont été étudiées pour la première fois.

L'étude du noyau de l'atome a pour but d'approfondir notre connaissance de l'interaction nucléaire responsable de la cohésion du noyau. Les noyaux stables (Z≈N) furent les premiers étudiés, permettant une modélisation de l'interaction nucléaire. A cette époque, l'un des buts était de reproduire les propriétés singulières des noyaux ”magiques”. Avec le développement des accélérateurs, des noyaux riches ou déficients en neutrons ont été créées en laboratoire, donnant accès à l'évolution de l'interaction nucléaire avec l'isospin. Les études effectuées depuis les années 90 sur les noyaux exotiques ayant un nombre de neutrons N=28 ont montré que le caractère magique ne persistait pas loin de la stabilité. En particulier, le $^{44}*S (Z=16, N=28) est trouvé déformé dans son état fondamental. Du côté théorique, les calculs prédisent une coexistence de formes sphérique-déformé pour le modèle en couches et déformé-déformé pour le champ moyen. La mesure en 2005 d'un deuxième état $0^+$ à faible énergie d'excitation est venue confirmer cette hypothèse sans pouvoir apporter de réponse sur les déformations mises en jeu. L'expérience présentée ici a eu pour but de caractériser cette coexistence de formes à partir des mesures de la probabilité de transition réduite B(E2 ; $0^+_2 $→ $2^+ _1 $) et de la force de transition monopolaire $ρ^2$(E0; $0^+ _2$ → $0^+_1$). De la faible valeur B(E2 ; $0^+_2$ → $2^+_1$) obtenue, une interprétation sur le mélange des états $0^+_1$ et $0^+_2$ a été proposée ainsi qu'une comparaison aux résultats de calculs modèle en couches. La faible valeur $ρ^2*$ mesurée a été comparée aux systématiques puis deux interprétations ont été proposées dans le cadre du modèle en couches et du modèle collectif géométrique.

L'unification entre structure et réaction a toujours été un grand défi de la physique nucléaire. L'extrème complexité rencontrée dans la description des systèmes quantiques finis a en effet mené la théorie nucléaire à dissocier ces deux approches. Une voie possible pour les réconcilier est le modèle en couches avec couplage aux états du continuum. Jusqu'alors, les applications numériques reposant sur ce modèle utilisaient un puit de potentiel local pour générer la base individuelle et une interaction résiduelle schématique de portéenulle pour les couplages au continuum. Nous avons développé le formalisme du modèle en couches avec couplage aux états du continuum avec une interaction nucléon-nucléon de portée finie. Nous avons ensuite généralisé le formalisme de manière à prendre en compte un nombre arbitraire de particules dans un état de diffusion. Le grand avantage de cette approche réside dans le fait que la même interaction est utilisée pour la construction de la base individuelle et pour le couplage aux états du continuum. Nous avons donc posé les bases nécessaires à un calcul ab initio, le but étant de dériver le champ moyen, les mélanges de configurations et le couplage aux états du continuum à partir de la seule interaction nucléon-nucléon dans le vide. Nous avons effectuée une première application réaliste en calculant les spectres de 17F et 17O, et les déphasages de difusion élastique 16O(p, p)16O.

Le 60Fe présente un intérêt particulier en astrophysique nucléaire. En effet, la récente observation de ses raies gamma caractéristiques par les satellites RHESSI et INTEGRAL permet d'accéder au flux total de 60Fe intégré sur toute la Galaxie. De plus, l'observation d'un excès de 60Ni (noyau-fils du 60Fe) dans les grains pré-solaires fournit des contraintes sur les conditions de formation du système solaire primitif.Cependant, les sections efficaces de certaines réactions intervenant dans la nucléosynthèse du 60Fe et incluses dans les modèles stellaires présentent encore des incertitudes. C'est le cas notamment de la réaction 60Fe(n, gamma) 61Fe qui est responsable de la destruction du 60Fe. La section efficace totale de cette réaction peut être divisée en deux parties : la composante directe, impliquant les états situés sous le seuil de séparation neutron du 61Fe, et la composante résonante.Nous avons amélioré les connaissances spectroscopiques du 61Fe afin d'évaluer la contribution de la capture directe au taux de la réaction 60Fe(n, gamma)61Fe. Pour cela, nous avons étudié la réaction 60Fe(n, gamma) 61Fe par la réaction de transfert d(60Fe, p gamma)61Fe à l'aide du dispositif expérimental CATS/MUST2/EXOGAM sur la ligne LISE au GANIL. L'analyse en DWBA des distributions angulaires expérimentales des protons a permis d'extraire les moments angulaires et les facteurs spectroscopiques de différents états du 61Fe identifiés et peuplés sous le seuil de séparation neutron. Une comparaison des résultats expérimentaux obtenus pour le 61Fe avec ceux de noyaux similaires et avec des calculs modèle en couches a également été effectuée.

Dans le cadre de la problématique de l'Interaction entre la Pastille et la Gaine (IPG) d'un crayon combustible, il est nécessaire d'avoir une bonne description du comportement thermomécanique du combustible. Lorsque le combustible est soumis à de fortes variations de puissance, une des principales sollicitations provient du phénomène de gonflement gazeux induit par l'irradiation. En effet, le combustible est un milieu poreux contenant différents types de cavités et l'accumulation de produits de fission sous forme gazeuse dans toutes ces cavités entraîne un gonflement de la pastille. Or, ce gonflement gazeux va impacter le comportement mécanique de la pastille et particulièrement son comportement viscoplastique. Afin d'améliorer la description de ce comportement, il a été nécessaire de développer un modèle micromécanique capable de coupler deux types de modélisation relativement autonome : la physico-chimie simulant les transferts de gaz entre les différentes cavités et la mécanique estimant les déformations viscoplastiques du combustible. Ce travail de thèse consiste à mettre en relation ces deux disciplines à partir des cavités présentes dans le combustible : la mécanique calcule une évolution de la fraction volumique de cavités en tenant compte de leurs pressions et la physico-chimie tient compte de l'évolution de la fraction volumique des cavités pour calculer une pression interne cohérente. Afin de pouvoir décrire une microstructure beaucoup plus riche, un nouveau modèle micromécanique a été développé en utilisant une approche multi-échelles et qualifié pour la description du comportement viscoplastique du combustible nucléaire.

La fermeture de couche de l'oscillateur harmonique à N=40 dans le 68Ni est faible et perd sa rigidité après l'enlèvement (ou l'ajout) de paires de protons. Les calculs effectués dans cette région de masse prédisent un nouvel îlot d'inversion à N=40 semblable à celui à N=20 et montrant que le placement de l'orbital neutron 2d5/2 est un ingrédient essentiel pour l'interprétation de la structure nucléaire à N≈40. La différence d'énergie 1g9/2-2d5/2 a été déterminée dans le noyau 69Ni en utilisant la réaction de transfert d'un neutron d(68Ni,p) en cinématique inverse. L'expérience réalisée au GANIL utilisait un faisceau de 68Ni à 25,14 MeV/u. Les noyaux 68Ni séparés par le spectromètre LISE3 ont ensuite interagit avec une cible de CD2 d'épaisseur 2,6 mg/cm2. Le dispositif expérimental était composé principalement des détecteurs CATS/MUST2-S1/EXOGAM couplés à une chambre d'ionisation et un scintillateur plastique. Les moments angulaires et les facteurs spectroscopiques de l'état fondamental (Jπ = 9/2+) et d'un doublet d'états (Jπ = 5/2+) autour de 2,48 MeV, associés à la population des orbitales 1g9/2 et 2d5/2, ont été obtenus après la comparaison des sections efficaces différentielles et des calculs ADWA. Les spins des états observés ont été attribués après comparaison aux calculs de modèles en couches dans un grand espace de valence. La position de l'orbitale 2d5/2 dans 69Ni a été établie pour la première fois. Nos mesures confirment l'hypothèse de la faible différence d'énergie (≈2,5 MeV) entre l'orbitale neutron 2d5/2 et l'orbitale 1g9/2 et son importance pour décrire la structure des noyaux autour de N=40.

Les résultats expérimentaux récents concernant les noyaux aux limites de la stabilité ont motivé la recherche de nouveaux modèles nucléaires.<br> Pour cela, on a développé le modèle en couches avec couplage au continuum, qui permet de prendre en compte à la fois les corrélations entre nucléons et l'influence du continuum. Ce modèle a été utilisé dans ce travail pour l'étude des spectres des noyaux 17 F et 17 O. Aussi, on peut calculer des sections efficaces de capture radiative et de diffusion élastique, qu'on a appliqué aux réactions 16 O (p,p) 16 O et 16 O (p,gamma) 17 F. Cette dernière réaction a un intérêt astrophysique car elle joue un rôle important dans la formation des éléments légers dans les étoiles. On a de plus calculé les transitions bêta premières interdites des réactions 17 Ne -> 17 F et 17 N -> 17 O. Le formalisme étudié permet en effet de considérer avec le même hamiltonien les différentes observables de structure et de réaction.<br> Aussi, et c'est une première, on a introduit un nouveau modèle susceptible de donner de nouvelles informations sur les noyaux peu liés ou résonnants, le modèle en couches avec états de Gamow. Ce modèle est une généralisation du modèle en couche standard, car sa base est constituée d'états liés, résonnants et de diffusion. De plus, l'émission de plusieurs particules corrélés peut se faire, contrai- rement au modèle en couches avec couplage au continuum. On a étudié avec ce modèle les spectres des noyaux issus des chaînes d'isotopes d'oxygène de 17 O à 22 O et d'hélium de 5 He à 9 He, où le continuum a un rôle respectivement non négligeable et crucial. Aussi, on a considéré les transitions électromagnétiques et les densités de particules de valence de ces isotopes pour ces mêmes chaînes. On a pu montrer que ce modèle est utilisable d'un point de vue pratique, ce qui est intéressant car il possède la généralité du modèle en couches et n'a aucune restriction du nombre de particules dans le continuum.

Ce manuscrit est centré sur la conception, l'amélioration et l'évaluation des protocoles des couches RESEAU, MAC et PHY. En particulier, nous nous focalisons sur la conception de nouveaux protocoles distribués pour une utilisation optimale/améliorée des ressources radio disponibles. Par ailleurs, nous caractérisons les performances des réseaux ad hoc à accès aléatoire au canal en utilisant des paramètres de plusieurs couches avec aptitude de transfert d'information (data forwarding). La majeure partie de nos analyses se base sur le concept d'interaction entre les couches OSI (cross-layer). En effet, cette nouvelle et attractive approche est devenue en peu de temps omniprésente dans le domaine de recherche et développement et dans le domaine industriel. Les métriques de performances qui nous intéressent sont la stabilité des files d'attentes de transfert, le débit, le délai et la consommation d'énergie. Principalement, la compréhension de l'interaction entre les couches MAC/PHY et routage du standard IEEE 802.11e DCF/EDCF, d'une part, et l'interaction entre noeuds en terme d'interférences, d'autre part, constituent le coeur central de notre travail

Ce manuscrit est centré sur la conception, l'amélioration et l'évaluation des protocoles des couches RESEAU, MAC et PHY. En particulier, nous nous focalisons sur la conception de nouveaux protocoles distribués pour une utilisation optimale/améliorée des ressources radio disponibles. Par ailleurs, nous caractérisons les performances des réseaux ad hoc à accès aléatoire au canal en utilisant des paramètres de plusieurs couches avec aptitude de transfert d'information (data forwarding). La majeure partie de nos analyses se base sur le concept d'interaction entre les couches OSI (cross-layer). En effet, cette nouvelle et attractive approche est devenue en peu de temps omniprésente dans le domaine de recherche et développement et dans le domaine industriel. Les métriques de performances qui nous intéressent sont la stabilité des files d'attentes de transfert, le débit, le délai et la consommation d'énergie. Principalement, la compréhension de l'interaction entre les couches MAC/PHY et routage du standard IEEE 802.11e DCF/EDCF, d'une part, et l'interaction entre noeuds en terme d'interférences, d'autre part, constituent le coeur central de notre travail.