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Ce travail de thèse concerne l'étude de la structure de noyaux riches en protons en mettant à profit la désintégration béta. La technique du guide d'ions adaptée aux réactions de fusion-évaporation induites par faisceaux d'ions lourds (HIGISOL) est un moyen très approprié à la séparation en ligne d'isotopes à vie brêve dans le cas d'éléments très réfractaires. Dans la première partie de ce mémoire, les expériences réalisées grâce au cyclotron K=130 de l'Université de Jyväskylä, et dédiées à la désintégration béta du 125Ce, ont permis d'obtenir des données originales sur le schéma de niveaux du 125La, et en particulier, de découvrir un nouvel isomère de 390 ms. La comparaison avec différents modèles théoriques est également présentée pour les noyaux de transition de la région. Dans une seconde partie, nous avons étudié l'émission différée béta de 1 et 2 protons du 27S, produit au GANIL, par fragmentation d'un faisceau de 36Ar à 95MeV/u sur une cible de carbone, et séparé à l'aide du spectromètre LISE.

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.

Ce travail de thèse porte sur l'étude de la matière nucléaire soumise à des conditions de rotation. Grâce aux multidétecteurs $\gamma$ tels que EUROGAM puis EUROBALL, nous avons étudié deux régions de noyaux à haut spin en détectant leurs transitions $\gamma$ de désexcitation. L'influence de la force de Coriolis au niveau microscopique est mise en évidence. Les isotopes de cadmium $^{113-116}$Cd ont été peuplés par réaction de fission induite par ions lourds ($^{28}$Si+$^{176}$Yb à 145 MeV). Des bandes découplées ont été identifiées dans les noyaux impairs atteints pour la première fois à haut spin. Considérées comme l'archétype des noyaux vibrateurs lorsqu'ils étaient étudiés par radioactivités, ils présentent à haut spin une faible déformation axiale allongée, confirmée par nos calculs microscopiques de type champ moyen réalisées sur les noyaux pairs-pairs. Le noyau superdéformé impair de plomb $^{197}$Pb a ensuite été atteint par réaction de fusion-évaporation ($^{18}O+^{186}$W à 117 MeV). Nous avons identifié les transitions inter-bandes reliant ses deux bandes superdéformées partenaires en signature. La mesure expérimentale du rapport d'embranchement B(M1)/B(E2) permet d'extraire les propriétés magnétiques de la matière superdéformée, confirmant l'absence de réduction du facteur gyromagnétique de spin neutron $g_{sn}$. La force de Coriolis qui découple le neutron célibataire dans les isotopes de cadmium est moins influente dans les noyaux superdéformés de plomb. Une esquisse de synthèse sur l'action de cette force de Coriolis a été présentée dans le cadre de cette étude.

Cette thèse comporte 3 parties. 1. Matière nucléaire: Les propriétés de la matière nucléaire sont examinées à l'aide d'interactions effectives de portée finnie, soit dérivées de la théorie de Brueckner (interactions de type M3Y), soit purement phénoménologiques (forces de Gogny). Le but de ce travail est d'établir un lien entre l'interaction nucléon-nucléon nue et les propriétés de la matière nucléaire à travers la matrice G de Brueckner paramétrisée sous la forme M3Y. La discussion est concentrée sur les principaux aspects suivants: la pression dans la matière nucléaire symmétrique et la matière de neutrons, la dépendance en densité de l'énergie de symmétrie, le refroidissement des étoiles à neutrons, le module d'incompressibilité de la matière nucléaire symmétrique et non symmétrique. 2. Structure des noyaux et de la croute interne des étoiles à neutrons: Nous présentons les approches Hartree-Fock (HF) et HF-BCS en espace de coor- données dans le cas des interactions de portée finie avec dépendance en densité dans les voies particule-trou et particule-particule. La méthode de résolution est exposée. Nous nous limitons à la symétrie sphérique. Les équations intégro-différentielles self- consistantes sont résolues par itération. Nous utilisons la méthode de Brueckner- Gammel-Weizner qui permet d'éviter d'avoir des pôles dans les potentiels locaux équivalents, contrairement µa la méthode de Vautherin-Vénéroni. Nous développons aussi une méthode alternative de résolution utilisant une base de fonctions de Bessel sphériques. Cette dernière méthode est utilisée pour traiter des grands systèmes tels que les cellules de Wigner-Seitz (WS) dans les étoiles à neutrons. Nous avons ainsi étudié, à l'aide des différentes interactions mentionnées plus haut, les noyaux doublement magiques, les isotopes de l'étain et l'éventualité de structures en bulle dans les noyaux 22O, 34Si, 46Ar et 68Ar. Nous présentons aussi la première étude des cellules de WS dans la croûte interne des étoiles à neutrons faite avec des forces de portée finie. Nous avons ainsi examiné les structures correspondant aux diverses régions de la croûte interne allant des densités les plus faibles jusqu'aux environs de la demi-densité de saturation nucléaire. 3. Réactions nucléaires: Utilisant de même les interactions effectives dérivées de M3Y nous avons procédé à l'analyse en voies couplées des réactions d'échange de charge (p; n) sur des cibles de 48Ca, 90Zr, 120Sn et 208Pb aboutissant aux états isobariques analogues, pour des protons d'énergies incidentes de 35 MeV et 45 MeV. Les facteurs de forme sont calculés soit microscopiquement par le modèle de convolution, soit à partir du potentiel optique global nucléon-noyau de la littérature. Nous avons d'abord déterminé la partie dépendante de la densité isovectorielle de l'interaction CDM3Y6 en nous basant sur le potentiel optique microscopique de Jeukenne, Lejeune et Mahaux, puis l'avons utilisée dans le modèle de convolution. Ceci nous a permis de tester la validité de la partie dépendante de la densité isovectorielle de la force CDM3Y6.

Cette thèse étudie le rôle de l'innovation et des structures industrielles dans l'industrie nucléaire. L'analyse de l'innovation est basée sur l'utilisation de données de brevets comme mesure de l'effort d'innovation. Nous étudions d'une part les déterminants de l'innovation et, d'autre part, son impact sur la performance économique et de sureté des réacteurs nucléaires existants et sur les coûts de construction. Nous montrons que la régulation de sureté nucléaire peut promouvoir l'innovation et permet d'améliorer la performance de sureté, mais dans le même temps contribue à l'augmentation des coûts de construction. L'analyse du rôle des structures industrielles permet d'étudier l'effet des opportunités d'effets d'apprentissage, à la fois pour la construction et l'exploitation des réacteurs, ainsi que l'effet de la libéralisation des marchés de l'électricité sur la performance d'exploitation. En particulier, nous montrons que la séparation entre les activités de production et de distribution d'électricité induit une importante amélioration de la disponibilité des réacteurs nucléaires. / This thesis studies the role of innovation and industrial structures in the nuclear power sector. The analysis of innovation is based on the use of patent data as a measure of innovation effort. On the one hand, we study the determinants of innovation and, on the other hand, its impact on operating and safety performance of existing nuclear reactors and on construction costs. We show that nuclear safety regulation can induce innovation and improve safety performance, but at the same time contributes to increases in construction costs. The analysis of the role of industrial structures allows us to study the impact of learning by doing opportunities both for construction and operation of reactors, as well as the effect of electricity market liberalization on operating performance. In particular, we show that the divestiture of electricity production and distribution activities induces a substantial improvement in the availability of nuclear reactors.

Plusieurs observations montrent une asymétrie baryons-antibaryons dans l'Univers. La principale théorie expliquant cette asymétrie est la baryogenèse qui requiert les trois conditions de Sakharov : la non-conservation du nombre baryonique, la présence de violation CP et des interactions entre particules hors de l'équilibre thermique. La baryogenèse nécessite de considérer de la physique au-delà du Modèle Standard (MS), car le MS suppose généralement une asymétrie baryonique trop petite. La baryogenèse peut être obtenue à partir de la leptogenèse, la théorie équivalente pour les leptons. De nouvelles particules et interactions impliquant des leptons généreraient une asymétrie leptonique (AL) mesurable au LHC qui serait transférable au secteur baryonique. L'ajout de neutrinos de chiralité droite (RH) au MS est un choix naturel pour expliquer l'origine de la masse des neutrinos et l'existence d'une AL, et donc d'une asymétrie baryonique. Le projet aborde certains processus détectables au LHC impliquant la désintégration de bosons W en neutrinos RH. Ces processus peuvent violer le nombre leptonique et la symétrie CP. Des facteurs d'asymétrie CP sont calculés et permettent de mesurer des invariants CP. Les invariants CP dépendent des paramètres du modèle et quantifient la violation CP. Ces invariants CP apparaissent dans les équations de Boltzmann qui décrivent l'évolution de l'AL. La résolution de ces équations permet de calculer le ratio du nombre de baryons sur le nombre de photons dans l'Univers. L'identification des invariants CP qui décrivent l'AL permet de tester les modèles de la leptogenèse par la mesure de processus impliquant de la violation CP au LHC. Pour répondre à ces objectifs, un scénario de leptogenèse résonante a été testé. Les résultats obtenus montrent que les invariants CP nécessaires pour reproduire l'asymétrie baryonique sont trop petits pour être mesurés au LHC. De futures recherches pourraient s'intéresser à d'autres modèles menant à un signal observable au LHC.

Le cadre de ce travail est l'étude de la structure de noyaux légers riches en neutrons par différentes méthodes expérimentales et théoriques.<br /><br />Nous présentons tout d'abord une étude complète des réactions de perte d'un neutron effectuée sur les noyaux de $^{12-15}$B, $^{14-18}$C, $^{17-21}$N, $^{19-23}$O et $^{22-25}$F avec la mesure des distributions en moment parallèle et transverse et des sections efficaces sur cibles de C et de Ta.<br />Un modèle de type Glauber et de dissociation coulombienne, couplé à des calculs de modèle en couches, ainsi q'un nouveau modèle utilisant l'approximation soudaine pour le calcul des distributions transverses, ont été développés.<br />Les résultats de ces calculs sont en très bon accord avec les données, ce qui nous a permis de proposer des spins-parités pour les noyaux de $^{15}$B, $^{17}$C, $^{19-21}$N, $^{21,23}$O et $^{23-25}$F et de conclure quant à l'emploi de telles réactions comme outil spectroscopique.<br /><br />Les distributions en moment des alphas et la section efficace suivant la dissociation de l'$^6$He sur une cible de proton ont été mesurées. Les observations concordent avec des prédictions théoriques montrant la sensibilité de ces distributions à la structure du continuum de l'$^6$He.<br /><br />Enfin, pour le première fois, nous avons réalisé une expérience de capture radiative d'un proton sur l'$^6$He à 40 MeV/nucléon. La capture sur l'$^6$He avec formation du $^7$Li a été observée avec une section efficace de 35 $\pm$ 2 $\mu$b et la distribution angulaire des photons mesurée. Des coïncidences triples ($^6$Li, photons de 30 MeV et de 3.5 MeV) et doubles ($^4$He, photons de 27 MeV) ont aussi été observés. Elles peuvent être interprétées comme des captures du proton sur des sous-systèmes de l'$^6$He ($^5$He et $^4$He), ou comme des captures sur l'$^6$He avec formation de résonances du $^7$Li. De faibles indications expérimentales ainsi que l'observation d'un petit nombre de coïncidences deutons et photons de 22 MeV vont dans le sens de la première hypothèse.

La thèse porte sur les progrès du droit international en matière de maîtrise des risques dans la gestion des déchets radioactifs, compte tenu de leurs spécificités dans le cadre de l’ensemble des activités nucléaires. Ces progrès ont abouti à une maturité des dispositions des différentes conventions internationales relatives à cette gestion, et à une complémentarité entre les différentes branches concernées du droit international. L’étude insiste sur les dispositions concernant le stockage définitif des déchets, avec les problèmes liés à la persistance du risque sur des périodes pouvant atteindre plusieurs millénaires (responsabilité vis-à-vis des générations futures). Les dispositions du droit communautaire en la matière sont étudiées pour évaluer leur originalité et leur contribution à la maîtrise de l’ensemble des risques dans les Etats membres. Les solutions du droit international pour remédier à tous les risques sont examinées dans les domaines suivants : - sûreté nucléaire, en incorporant les dispositions du droit international de l’environnement en matière de prévention des pollutions susceptibles d’être créées par les déchets radioactifs, spécialement la pollution marine ; - sécurité nucléaire en réponse au terrorisme nucléaire ; - lutte contre la non prolifération des armes nucléaires ; - réparation des dommages nucléaires en cas d’accidents dus à ces déchets, spécialement dans des installations de stockage. / Thesis focuses on international law progresses about radioactive waste management risks’ control, taking into account specificity of these wastes in the frame of nuclear activity. These progresses ended up at a maturity of the provisions of the numerous treaties connected to radioactive waste management, and at a complementarity between the different concerned branches of international law. The dissertation insists on provisions concerning final disposal of wastes, with the problem of risk’s persistence on as long periods as several millenniums (justice to future generations). Provisions of European Union law concerning radioactive wastes are scrutinized to assess their originality and their contribution to risks’ control in Member States. International law solutions to prevent risks are examined in the following fields: - nuclear safety, including international environmental law concerning prevention of waste pollution, namely marine pollution; - nuclear security to avoid nuclear terrorism; - nuclear weapons non proliferation; - compensation of nuclear damages in case of accidents due to radioactive wastes, especially in final repositories.

Par sa symétrie singulière, une impulsion laser de polarisation radiale de type TM₀,₁ a la particularité de développer un important champ électrique longitudinal, soit une composante de champ oscillant dans la direction de l'axe optique, dans un contexte de forte focalisation. Cet attribut lui permet d'être particulièrement bien adaptée à l'accélération de particules chargées dans le vide. Un électron se trouvant sur le passage d'une impulsion TM₀,₁ suffisamment puissante peut se synchroniser avec un demi-cycle optique du champ longitudinal et être entraîné avec ce dernier pour ainsi acquérir une énergie substantielle - ce mécanisme est généralement nommé accélération directe ou accélération sous-cycle. Ce schéma d'accélération est caractérisé par une complication inévitable ; tout faisceau laser, peu importe son état de polarisation, subit une déformation de la porteuse en traversant la région focale. Cette déformation, connue sous le nom de déphasage de Gouy, a pour effet de condamner les électrons à une désynchronisation hâtive avec l'impulsion laser, nuisant ainsi à un transfert optimal d'énergie. L'idée de base de ce projet de doctorat est donc la suivante : nous souhaitons diminuer la variation totale du déphasage de Gouy d'une impulsion de type TM₀,₁ sur l'axe optique afin de faciliter l'accord de phase entre les électrons et le champ, et ainsi améliorer les performances énergétiques de l'accélération directe d'électrons. Toutefois, au moment d'entamer ce doctorat, la valeur du déphasage de Gouy total des différentes composantes vectorielles du faisceau TM₀,₁ fortement focalisé est encore incomplètement établie. La première partie de ce projet est donc consacrée à la compréhension des résultats disparates présents dans la littérature à ce sujet. En proposant un formalisme unificateur, nous montrons que la valeur totale du déphasage de Gouy de la composante longitudinale est toujours de 2π sur l'axe optique. Considérant cette valeur a priori immuable, la seconde partie de ce projet consiste à trouver un moyen de la réduire. Cela est fait en développant une famille de solutions aux équations de Maxwell, à l'aide des intégrales de Richards et Wolf, ayant le profil d'intensité et l'état de polarisation d'un faisceau TM₀,₁, mais ayant un déphasage de Gouy ajustable. En utilisant ce nouveau type d'impulsion dans des simulations numériques d'accélération d'électrons pour différentes valeurs de déphasage de Gouy total, nous montrons qu'il s'agit d'un paramètre décisif dans le processus d'accélération sous-cycle et que la diminution de cette valeur est toujours avantageuse du point de vue énergétique. / Due to its singular symmetry, a TM₀,₁ radially polarized laser pulse has the particularity of developing a strong longitudinal electric field, i.e. a field component oscillating in the direction of the optical axis, in a context of strong focusing. This attribute makes it particularly well suited to accelerate charged particles in vacuum. An electron in the path of a sufficiently strong TM₀,₁ pulse can be synchronized and trapped in a single half-cycle of the longitudinal field to acquire substantial energy - this mechanism is generally referred to as direct acceleration or sub-cycle acceleration. This acceleration scheme is characterized by an unavoidable complication; any laser beam, regardless of its polarization state, undergoes a deformation of the carrier as it passes through the focal region. This deformation, known as the Gouy phase shift, causes the electrons to get preemptively out of sync with the pulse, thus hindering optimal energy transfer. The idea behind this PhD project is the following; we want to decrease the total Gouy phase variation of a TM₀,₁-like pulse on the optical axis in order to facilitate the phase matching between the electrons and the field, and thereby improve the energetic performances of direct electron acceleration. However, at the beginning of this project, the value of the total Gouy phase shift of the different vector components of the strongly focused TM₀,₁ beam is still not fully established. The first part of this project is therefore devoted to understanding the disparate results in the literature on that matter. By proposing a unifying formalism, we show that the total value of the Gouy phase shift for the longitudinal component is always 2π on the optical axis. Considering this a priori unchangeable value, the second part of this project is to find a way to reduce it. This is done using Richards and Wolf integrals to develop a family of solutions to Maxwell's equations for a beam with the same intensity profile and polarization state as the TM₀,₁ beam, but with a tunable Gouy phase. By using this new type of pulse in numerical simulations of electron acceleration for different values of total Gouy phase variation, we show that it is indeed a decisive parameter in the sub-cycle acceleration process and decreasing this value is always beneficial from an energy point of view.