Aujourd'hui, la propagation de la lumière dans les<br />nano-matériaux diélectriques complexes est un sujet de recherche<br />riche et fascinant, tant pour ses implications fondamentales que<br />pour son impact technologique. Dans cette thèse, nous étudions les<br />effets d'interférence de la lumière dans les systèmes photoniques<br />quasi-ordonnés.<br /><br />Dans des milieux diélectriques aléatoires, on peut décrire le<br />mouvement des photons mutiplement diffusés par une marche<br />aléatoire de diffuseur en diffuseur: la plupart des effets<br />d'interférence se moyennent alors à zéro, mais certains survivent<br />quand même au désordre et induisent des phénomènes non-triviaux.<br />Dans des milieux qui diffusent très fortement, la lumière pourrait<br />même devenir localisée et aucun transport ne serait possible. Dans<br />les milieux ordonnés, la périodicité conduit à des lois de<br />dispersion inhabituelles où les effect collectifs d'interférence<br />dominent: le transport est fortement dépendant de la fréquence, il<br />peut être sensiblement augmenté (interférences constructives) ou<br />complètement inhibé (interférences destructives).<br /><br />Notre compréhension de la propagation des ondes lumineuses dans<br />les milieux ordonnés et désordonnés augmente rapidement, mais le<br />comportement dans le régime intermédiaire entre les deux extrèmes<br />-- ordre parfait et désordre complet -- est mal compris. Les<br />systèmes quasi-ordonnés brisent la symétrie de rotation ou de<br />translation et présentent des formes nouvelles et<br />non-conventionnelles de transport de la lumière. Les milieux<br />aléatoires qui diffusent anisotropiquement et les cristaux<br />liquides nématiques, les formes spéciales de cristaux photoniques<br />et les quasi-cristaux photoniques de Fibonacci sont des exemples<br />de systèmes quasi-ordonnés que nous étudions dans cette thèse.<br /><br /><br />Que se passe-t-il si une direction préférentielle de diffusion ou<br />un axe préférentiel de polarisabilité est présent dans un milieu<br />aléatoire ?<br />Comment la propagation de la lumière est elle modifiée dans une<br />structure périodique si un potential optique est superposé à la<br />structure cristalline ?<br /><br />Dans cette thèse nous essayerons de répondre à ces questions, avec<br />des arguments théoriques, des simulations numériques et des<br />résultats expérimentaux.

Cette thèse décrit une expérience de mesure de<br />la vitesse de recul Vr d'un atome. Cette mesure permet de<br />déduire le rapport h/M, où h désigne la constante de Planck<br />et M la masse de l'atome considéré, afin d'obtenir la valeur<br />de la constante de structure fine. Le principe de<br />l'expérience est le suivant. A partir d'un nuage d'atomes froids,<br />nous sélectionnons une classe de vitesse subrecul à l'aide d'une<br />transition Raman. Ensuite, nous accélérons les atomes de manière<br />cohérente à l'aide d'une onde stationnaire dans le référentiel de<br />l'atome (cet effet est analogue aux oscillations de Bloch en<br />physique du solide). Enfin, nous mesurons la vitesse finale des<br />atomes par une nouvelle transition Raman. La connaissance des<br />vitesses finale et initiale nous permet de remonter à la quantité<br />de mouvement transférée et donc à la vitesse de recul de l'atome.<br />Nous présentons dans ce manuscrit les premiers résultats de ce<br />travail expérimental.

Il est possible, à partir de la mesure de la vitesse de recul d'un atome qui absorbe un photon, de déterminer le rapport h/m entre la constante de Planck et la masse de l'atome étudié et d'en déduire une valeur de la constante de structure fine alpha. Pour effectuer cette mesure, nous utilisons la méthode des oscillations de Bloch qui nous permet de transférer un grand nombre de reculs aux atomes. Un senseur intertiel, basé sur des transitions Raman sélectives en vitesse, nous permet alors de mesurer la quantité de mouvement transférée aux atomes. Une mesure présentant une incertitude statistique de 4,4 ppb, ainsi qu'une étude des différents effets systématiques (5 ppb), nous a permis d'obtenir une determination de alpha avec une incertitude de 6,7 ppb. Cette incertitude est comparable à l'incertitude des meilleures déterminations de alpha basées sur l'interférométrie atomique.

L'expérience Borexino (BX), collaboration impliquant neuf pays, est implantée dans le laboratoire souterrain du Gran Sasso en Italie. Elle vise la mesure du flux de neutrinos solaires de la raie du béryllium à 862 keV, première mesure en temps réel à si basse énergie. Cette expérience impose des contraintes très fortes en radiopureté. Sa faisabilité technique est testée dans le prototype Counting Test Facility (CTF).<br> Le groupe du Collège de France est chargé du système de numérisation rapide (FADC) sur BX. Ces FADC ont été conçus au laboratoire et nous les avons finalisés début 2002. Les cartes prototypes et les premiers modèles industriels ont été implantés sur CTF à titre de test, numérisant les signaux issus des photomultiplicateurs.<br> Nous avons développé les logiciels d'acquisition des FADC sur CTF et BX. Pour BX, nous utilisons un algorithme interne de réduction des données basé sur l'élimination en temps réel des événements à trop basse énergie tout en conservant les événements en coïncidence. Sur CTF, nous produisons des données depuis l'été 2000 et sur BX les premiers tests ont eu lieu sans scintillateur.<br> L'analyse de CTF porte sur les données issues des FADC seuls et des donnés conjointes entre les FADC et l'électronique standard mise en place par l'équipe italienne. Nous montrons que les FADC permettent de reconstruire l'énergie des événements et les coïncidences avec des précisions comparables à celles de l'électronique standard. La comparaison des données issues des deux systèmes montre l'apport du FADC, sans temps mort, pour la mesure de contaminations dans le détecteur, l'analyse des signaux tardifs issus des photomultiplicateurs et la discrimination entre événements de type alpha et bêta. Plusieurs méthodes de discrimination sont également étudiées par simulations pour BX.

Le projet Hellaz se propose de mesurer séparément le flux des deux principales sources de neutrinos (pp and béryllium) émis par le Soleil, en utilisant la diffusion élastique neutrino-électron dans une chambre à projection temporelle (TPC) remplie d'hélium à 20 bars. La cinématique de cette réaction, permet de retrouver l'énergie du neutrino incident à partir de l'énergie et de la direction de l'électron de recul.<br> L'électron de recul crée une trace jusqu'à son arrêt dans la TPC ( 5 cm de long pour 100 keV), en ionisant le gaz le long de cette trace. Les électrons d'ionisation ainsi créés dérivent sous l'action d'un champ électrique, en diffusant,et sont détectés individuellement en X, Y et Z par des chambres ultrarapides MICROMEGAS.<br> Le travail de cette thèse a consisté à réaliser une chaîne complète de simulations permettant de montrer la faisabilité du projet.<br> Au départ, GEANT 3 simule le nuage d'électrons d'ionisation créé par un électron de basse énergie. L'efficacité de détection des électrons est calculée, en fonction de l'énergie de l'électron de recul et du lieu de l'interaction dans la TPC.<br> On montre alors qu'on peut mesurer le spectre des neutrinos solaires avec une résolution de 10%, et ce en introduisant un bruit de fond radioactif réaliste (10000 Compton par jour) provenant des gammas émis par l'U-Th résiduel des parois du détecteur, ce qui montre la faisabilité du projet, à condition toutefois de pouvoir détecter des électrons uniques.

On étudie l'opérateur de Schrödinger Ha + V(x) + W(x dans L où V est un potentiel périodique générique. On suppose que w est périodique et a (O, 1) de sorte que la perturbation W(x soit à oscillations asymptotiquement lentes. On étudie l'asymptotique des solutions de l'équation propre associée par deux approches différentes. La première approche, qui est basée sur une méthode de Sirnon---Zhu, utilise des approximations périodiques. On obtient une formule explicite pour la densité d'états intégrée pour Ha. Puis, on prouve l'existence et on donne une formule pour l'exposant de Lyapounov pour presque toutes les énergies. Nous décrivons aussi l'ensemble exceptionnel des énergies, qui contient le spectre singulier continu de Ha.La seconde méthode est nouvelle : elle utilise des approximations quasi- périodiques plutôt que périodiques. On approxime la résolvante de Ha par les résolvantes des opérateurs quasi-périodiques Hz,e + V(x) + W(Ex + z) pour des paramètres z et E bien choisis. Afin de pou- voir appliquer la méthode de la résolvante approchée à Ha, on étudie des solutions de l'équation propre pour à l'aide de la méthode BKW complexe de Fedotov--Klopp. On obtient les asymptotiques des solutions et des matrices de monodroimie quand tend vers zéro. Sous la condition c > , on construit des solutions de l'équation propre pour Ha ayant une asymptotique simple en x sur de grands intervalles. Puis, par l'étude des matrices de transfert associées, on obtient une nouvelle description, plus précise que la précédente, de l'ensemble exceptionnel des énergies.

La dérégulation du marché de l'électricité, qui concerne progressivement tous les pays d'Europe, modifie profondément l'approche technico-économique dans l'exploitation et l'optimisation des réseaux électriques. C'est dans ce nouveau contexte que les spécialistes des .réseaux électriques se voient de plus en 'plus confrontés à de nombreux défis. Le développement des dispositifs FACTS (Flexible AC Transmission System) ouvre de nouvelles perspectives pour une meilleure exploitation des réseaux par leur action continue et rapide _sur les différents paramètres du réseau. Toutefois, ces dispositifs, ne sont pas à l'abri d'éventuelles interactions entre eux mais aussi avec d'autres éléments du réseau tels que les charges dynamiques. Cette thèse, qui s'inscrit dans le cadre de l'analyse et l'amélioration de la sécurité dynamique des réseaux électriques, s'est focalisé sur l'impact de l'interaction des dispositifs FACTS avec les charges dynamiques. Dans ce travail, il a été démontré que les boucles d'amortissement des oscillations de puissance dimensionnées par les techniques classiques de sensibilité ne sont pas robustes vis-à-vis des variations des modèles de charge. Pour remédier ,à ces problèmes, une première méthode, basée sur la sensibilité des valeurs propres et tenant compte. des variations des modèles de charge, a été proposée. Deux autres méthodes plus robustes, basées sur les techniques LMI, ont été mises en oeuvre. La première, basée Sllr une représentation polytopique des systèmes incertains, convient au cas d'incertitudes non structurées. La deuxième, basée sur une représentation LPV (système linéaire à paramètres variants), permet de traiter le cas d'incertitudes structurées.

L'expérience Double Chooz étudiera les oscillations des antineutrinos électroniques produits par la centrale nucléaire de Chooz pour mesurer l'angle de mélange θ₁₃. La connaissance actuelle sur ce paramètre, apportée par CHOOZ, peut être améliorée en réduisant les erreurs statistiques et systématiques. Afin de réduire la première de ces deux incertitudes, Double Chooz observera un échantillon de données conséquent. Cette expérience utilisera deux détecteurs identiques pour s'affranchir de la plupart des incertitudes expérimentales intervenant dans les processus de production et de détection. Une attention particulière sera portée sur les bruits de fond engendrés par la radioactivité naturelle et les interactions des rayons cosmiques. <br><br> Nous présentons, dans cette thèse, la simulation que nous avons mise en place pour calculer la sensibilité sur la mesure de θ₁₃ et le potentiel de découverte de l'expérience. Nous nous sommes intéressé en particulier à quantifier les incertitudes liées aux détecteurs limitant la sensibilité sur θ₁₃. Nous avons également pris en compte certains bruits de fond tels que les événements accidentels engendrés par la radioactivité des PM, les événements corrélés produits par les neutrons de spallation ainsi qu'un bruit de fond hypothétique (celui ayant la forme du signal d'oscillation recherché). <br><br> Après trois années de prise de données, Double Chooz permettra d'observer un signal d'oscillation pour sin²(2θ₁₃)>0,05 (à 3σ) ou bien, si aucune oscillation n'est découverte, de mettre une limite de sin²(2θ₁₃)<0,03 à 90 % de confiance.

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux propriétés électroniques de deux familles de systèmes à fortes corrélations électroniques, les supraconducteurs à haute température critique (cuprates) et les fermions lourds, lorsqu'ils sont soumis à un fort champ magnétique (60 T). Depuis leur découverte en 1986, le diagramme de phase des supraconducteurs à haute température critique reste énigmatique. L'une des questions fondamentales concerne la nature de l'état normal à basse température. Dans la phase surdopée (p>0.16), on retrouve les caractéristiques d'un métal conventionnel, avec notamment une grande surface de Fermi. Dans la phase sous-dopée, les mesures d'ARPES semblent indiquer que la surface de Fermi n'est pas fermée et est seulement constituée d'arcs de Fermi déconnectés et aucune mesure expérimentale n'a permis jusqu'à présent de mettre en évidence une surface de Fermi fermée. En mesurant la résistance de Hall dans deux oxydes de cuivre de type YBCO, nous avons mis en évidence des oscillations quantiques établissant l'existence, à basse température, d'une surface de Fermi fermée et cohérente pour les cuprates sous-dopés. La faible fréquence d'oscillation mesurée indique que la surface de Fermi est constituée de petites poches, en fort contraste avec le grand cylindre observé du côté surdopé. De plus, l'observation d'un effet Hall négatif dans l'état normal à basse température suggère la présence d'électrons dans la surface de Fermi. On discute alors la possibilité qu'une reconstruction de la surface de Fermi entraîne l'apparition de petites poches d'électrons et de trous. Dans un second temps, nous présentons des mesures de magnétotransport et d'effet Nernst dans le fermion lourd URu2Si2 . Il apparaît que la mystérieuse phase ordre caché apparaissant à T <17.5 K soit caractérisée par des porteurs en faible nombre mais très mobiles, pouvant induire l'émergence d'un effet Nernst important. L'application d'un champ magnétique supérieur à 35 T à basse température déstabilise cet ordre et un état métallique plus conventionnel semble être restauré au dessus de 40 T.

Notre expérience du monde est fluide, continue. Pourtant, elle pourrait reposer sur un échantillonage discret, par l'attention, de l'information sensorielle entrante. Sous illumination continue un observateur portant attention à une roue à rayons en rotation peut percevoir des inversions illusoires; ceci semble être un artéfact d'aliasing temporel, suggérant que la perception du mouvement par l'attention utilise des échantillons. Nous avons cherché des signes d'aliasing dans d'autres tâches, mais avons rencontré des obstacles pratiques. La périodicité présumée de l'attention nous a mené à prédire que des positions spatiales attendues simultanément devraient être échantillonnées tour à tour. Nous avons des résultats psychophysiques allant à l'encontre d'une division soutenue de l'attention spatiale. Nous avons également étudié certains désordres pathologiques de la perception du mouvement, compatibles avec des mécanismes perceptuels discrets. Certaines oscillations cérébrales sont certainement à l'origine des périodicités découvertes. Un rythme fronto‐central à environ 7hz nous a permis de prédire si un sujet détecterait un stimulus visuel très faible apparaissant à une position attendue. Nous avons aussi cherché une influence phasique de l'activité spontanée du cerveau sur le jugement de simultanéité. Enfin, nous avons voulu suivre la position de l'attention spatiale en temps réel dans un paradigme où le sujet devait porter attention à deux endroits simultanément. Ce travail a révélé des périodicités de l'attention et de la perception; il reste à faire pour parvenir à une compréhension théorique complète de la façon dont ces rythmes forment notre expérience.