La matière sombre sert à combler la lacune de masse constatée dans la théorie de la gravité actuelle. Introduire des modèles de matière sombre comprenant des particules de type axion (une particule théorique qui semble être une solution au problème de la symétrie CP dans les interactions fortes) ou des photons sombres (une particule théorique qui pourrait résoudre le problème du moment magnétique anomal du muon) permettrait donc de répondre à des questions toujours sans réponse. Plusieurs chercheurs ont déjà travaillé sur le cas du processus de diffusion neutron-neutron dans l'approximation de l'échange à un pion. Toutefois, il semblerait que cette approximation ne corresponde pas totalement à ce qu'on observe. Nous travaillons alors avec l'approximation de doux neutrinos. Cette méthode permet une approximation du comportement d'un nucléon off-shell lors de sa propagation par un nucléon on-shell. Nous calculons ici les émissivités d'une paire de neutrinos, de l'axion et du photon sombre à l'intérieur d'une supernova. Nous prenons le processus de refroidissement bremsstrahlung avec l'approximation de doux neutrinos pour nos calculs. Ces résultats permettraient d'utiliser des données expérimentales pour obtenir des valeurs numériques d'émissivité. / Dark matter fills the void in the current theory of gravity. Introducing dark matter models with axion like particles (theoretical particles that would represent a solution to the strong CP problem) or with dark photons (theoretical particles that could fix the muon anomalous magnetic moment problem) could answer multiple questions which remain unanswered. Many researchers worked on neutron-neutron diffusion with the one pion exchange approximation. However, it seems like this approximation is not representative of the observations. We will work with the soft neutrinos approximation instead. This method allows us to take the off-shell nucleons as if they were on-shell while they are propagating. We will compute the emissivities of neutrino pairs, axions and dark photons inside a supernova. We will use the bremsstrahlung cooling process with the soft neutrinos approximation. Those results will enable us to use experimental data to obtain numerical values of the emissivities.

Les données C+Mg à 53 et 95 MeV/nucléon de la troisième campagne INDRA ont servi de support à l'extraction des résonances des produits du quasi-projectile pour les réactions périphériques. Les caractéristiques du montage sont présentées afin de fixer les capacités de l'analyse. Une première observation des données démontre leur potentiel. La configuration de la matrice a permis de bien détecter les collisions périphériques de la réaction. Des résonances du 12C et du 10C ont été mises en évidence à l'aide de fonctions de corrélation en énergie cinétique à plusieurs corps. Les sections efficaces de ces résonances ont été extraites. Une analyse plus générale avec une reconstruction simple du quasi-projectile a démontré que le processus de réaction d'éjection (knock out) semble plus important lorsque l'énergie de faisceau est plus grande. Pour un regroupement de somme des charges et des masses des particules chargées du quasi-projectile, la population des voies suit une tendance exponentielle selon le Q de réaction de la voie. Un système se désexcitant de façon thermique présentera nécessairement cette tendance. Plusieurs résonances de systèmes riches en protons sont observées suggérant que la réaction exploite une vaste gamme d’isotopes entre la collision et la désexcitation finale du système.

La photoproduction de mésons sur le nucléon donne un accès direct à sa spectroscopie et constitue une voie privilégiée dans l'étude de la structure interne du nucléon. Ce mémoire présente et discute un certain nombre de résultats obtenus avec le dispositif expérimental GRAAL installé à l'ESRF de Grenoble.

Un des buts de la collaboration COMPASS est l'étude de la structure de spin du nucléon. La question de la polarisation des quarks de la mer est un sujet capital en physique hadronique, en particulier pour la polarisation du quark étrange. En vue de mieux contraindre la polarisation des quarks, une connaissance précise des fonctions de fragmentation (FFs), qui expriment l'hadronisation d'un quark q en un hadron h dans l'état final, est nécessaire. Les FFs peuvent être extraites depuis les multiplicités de hadrons produites en diffusion inélastique profonde semi-inclusive (SIDIS). Les données ont été prises à COMPASS avec un faisceau de muons de 160 GeV/c diffusant sur une cible de protons pure (1H₂). La présente thèse présente les mesures des multiplicités de hadrons chargés (pions, kaons et protons) faites à partir des données SIDIS collectées en 2016. Elle détaille aussi les améliorations apportées au générateur d'événement DJANGOH dans le but d'améliorer la description des corrections radiative inclusive et semi-inclusive qui sont ensuite utilisées comme facteurs de corrections aux multiplicités. Les données couvrent un large spectre cinématique : Q² > 1 (GeV/c)², y ε [0.1,0.7], x ε [0.004,0.4], W ε [5,17] GeV et z ε [0.2,0.85]. Ces multiplicités, qui représentent un total d'environ 1800 points de données, apportent une contribution importante aux fit QCD globaux des données mondiales à NLO, visant à la détermination des FFs. Les FFs de quarks en kaons sont particulièrement attendues car elles pourront mieux contraindre la polarization du quark étrange. / One of the goals of the COMPASS collaboration is the study of the nucleon spin structure. The question of the polarization of the sea quark is a burning issue in the hadronic physics, especially for the strange quark polarization. In order to better constrain the quark polarization, a precise knowledge of the quark Fragmentation Functions (FFs) into hadrons, which are the final state hadronisation of quark q into hadron h, is mandatory. The FFs can be extracted from hadron multiplicities produced in Semi-Inclusive Deep Inelastic Scattering (SIDIS). Data were taken at COMPASS from a 160 GeV/c muon beam scattering off a pure proton target (1H₂). This thesis presents the measurement of charged hadrons (pions, kaons and protons) multiplicities from SIDIS data collected in 2016. It also details the improvements brought to the DJANGOH event generator to better describe the inclusive and semi-inclusive radiative corrections in DIS that are then used as correction factors to the multiplicities. The data cover a large kinematical range : Q² > 1 (GeV/c)², y ε [0.1,0.7], x ε [0.004,0.4], W ε [5,17] GeV et z ε [0.2,0.85]. These multiplicities, which represent about 1800 data points in total, provide an important input for global QCD fit of world data at NLO, aiming at the FFs determination. The quark FFs into kaons are particularly awaited as they can better constrain the strange quark polarization.

L'étude expérimentale de noyaux de plus en plus riche (ou pauvres) en neutrons met à rude épreuve les modèles de structure nucléaire. Ainsi, la découverte de nouveaux nombres magiques pose le problème de la définition de l'espace-modèle dans les calculs de modèle en couches. L'approche suivie consiste à utiliser les propriétés d'appariement des nucléons pour diminuer les dimensions de l'espace des configurations utilisé dans le modèle en couches. Cette approche, dite de séniorité généralisée, nous permet d'agrandir les espaces de valence tout en gardant les dimensions des matrices accessibles à une digonalisation numérique. Elle n'est toutefois valable qu'aux alentours de noyaux semi-magiques. Un ensemble de comparaisons de nos résultats à des calculs analytiques puis à des calculs de type modèle en couche complet, dans des espaces où ils étaient réalisables, nous a permis d'apprécier la qualité de notre approximation. Une explication de notre approche à des problèmes théoriques d'actualité a ensuite été réalisée. Deux séries de noyaux se prêtaient particulièrement bien à cette application : les isotopes du nickel. Afin de tenir compte des excitations décrites dans d'autres études comme extérieures à l'espace-modèle, nous avons considéré l'espace 0f1p0g9/2. Nous avons validé ce choix sur les isotope les plus stables avant d'étudier la fermeture de la sous-couche N = 40. Les isotones de 82 neutrons.

Ce document décrit les récents résultats expérimentaux sur la structure en spin du nucléon obtenus auprès de l'accélérateur d'électrons Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) en Virginie. Après avoir discuté la finalité de l'étude la structure en spin du nucléon et donnés les définitions de base, nous expliquons la phénoménologie de la diffusion de leptons. Nous détaillons ensuite certaines règles de somme, un outil central pour l'étude du spin du nucléon à Jefferson Lab, puis exposons la situation expérimentale actuelle. Suivent une présentation et discussion des résultats correspondants puis un exemple de résultat de l'étude du nucléon et ses conséquences sur notre compréhension de l'interaction forte. Nous concluons ce document sur les perspectives expérimentales dans ce domaine de recherche, en particulier avec la prochaine augmentation en énergie de Jefferson Lab.

L'étude des atomes exotiques, où un électron de l'atome est remplacé par une autre particule de charge négative (π-, μ-, p , K-, Σ-, ...) peut fournir des informations sur la particule ou sur le noyau, ou encore sur l'interaction entre la particule et le noyau. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés, d'une part, aux atomes pioniques (π-14 N) dans le but de déterminer la masse du pion négatif avec une très bonne précision (4 ppm), et d'autre part, aux atomes antiprotoniques ( pp ) pour étudier l'interaction forte entre un nucléon et un antinucléon. A cet égard, un spectromètre de Bragg de haute résolution et une trappe cyclotron ont été utilisés. Avec sa capacité de fabriquer en grande quantité les atomes exotiques, la trappe cyclotron a fourni une source intense de rayons-X. Les cristaux courbes du spectromètre focalisant les rayons-X ont assuré un gain considérable en intensité. Grâce à leur résolution spatiale, les CCD utilisés comme détecteurs ont permis une détermination précise de l'angle de Bragg correspondant à la transition à mesurer. L'utilisation d'un milieu gazeux pour arrêter les pions a résolu l'ambiguité provenant de l'hypothèse sur le nombre d'électrons K recapturés de la cible. D'un autre côté, nous avons réalisé la première mesure directe du décalage et de l'élargissement hadroniques du niveau 2p dans l'hydrogène antiprotonique.

L'étude des atomes exotiques, où un électron de l'atome est remplacé par une autre particule de charge négative peut fournir des informations sur la particule ou sur le noyau, ou encore sur l'interaction entre la particule et le noyau. <br /><br />Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés, d'une part, aux atomes pioniques dans le but de déterminer la masse du pion négatif avec une très bonne précision (4 ppm), et d'autre part, aux atomes antiprotoniques pour étudier l'interaction forte entre un nucléon et un antinucléon. A cet égard, un spectromètre de Bragg de haute résolution et une trappe cyclotron ont été utilisés. Avec sa capacité de fabriquer en grande quantité les atomes exotiques, la trappe cyclotron a fourni une source intense de rayons-X. Les cristaux courbes du spectromètre focalisant les rayons-X ont assuré un gain considérable en intensité. Grâce à leur résolution spatiale, les CCD utilisés comme détecteurs ont permis une détermination précise de l'angle de Bragg correspondant à la transition à mesurer.<br /><br />L'utilisation d'un milieu gazeux pour arrêter les pions a résolu l'ambiguïté provenant de l'hypothèse sur le nombre d'électrons K recapturés de la cible. D'un autre côté, nous avons réalisé la première mesure directe du décalage et de l'élargissement hadroniques du niveau 2p dans l'hydrogène antiprotonique.

Nous avons étudié l'interaction Kaon-Nucléon dans un modèle de quarks constituants pour une impulsion du Kaon comprise entre 0 et 1 GeV/c dans le référentiel du laboratoire. Cette étude est motivée par le fait que le modèle d'échange de mésons de Bonn, pour reproduire correctement les déphasage K+-Nucléon dans l'onde s, doit nécessairement contenir la contribution d'un méson scalaire ficitif répulsif dont la courte portée (~0.8 fm) laisserait penser à des effets de quarks. Le processus de diffusion a été traité dans le cadre de la Méthode du Groupe Résonnant (RGM). Nous devons faire face à un problème à 5 corps avec nécessité d'antisymétriser par rapport aux 4 quarks non étranges du sytème Kaon-Nucléon. Une contrainte essentielle de notre approche est d'utiliser une interaction quark-quark qui reproduit correctement le spectre des hadrons. Nous avons étudié en particulier l'influence d'une cinématique relativiste pour les quarks dans le traitement de la réaction. L'étude a également inclus les ondes s, p, d, f, g et nous avons pris en compte les termes spin-orbite dans l'interaction quark-quark. Nous avons enfin regardé l'influence de terme de moyenne et longue portée dans l'interaction quark-quark sur les déphasages Kaon-Nucléon.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.