Nous présentons des procédés de fonctionnalisation de surface par assemblage dirigé de colloïdes en suspension. La motivation de ce projet est de montrer que des techniques simples fondées sur des phénomènes de démouillage de suspensions colloïdales permettent de diriger le dépôt de particules sur des surfaces structurées, de façon déterministe avec une résolution micrométrique. L'objectif de ces travaux est de développer une technique de structuration simple, polyvalente et utilisable en routine. Deux verrous technologiques majeurs ont été levés : d'une part l'optimisation des paramètres d'assemblage a permis d'étendre considérablement les vitesses d'assemblage et d'autre part, l'optimisation des structures de capture à rendu possible le multiplexage des dépôts et la création de réseaux imbriqués de particules de types différents. Ce processus a été appliqué avec succès à des particules magnétiques. Ces particules fixées à la surface peuvent servir de points d'ancrage pour des colonnes magnétiques. Plusieurs exemples d'applications telles que la capture de cellules au sein de liquides biologiques, la fabrication de micro-flagelles artificielles, ou de micro-capteurs de force ont été développées. Ces techniques ont également été adaptées pour l'assemblage de cellules, de levures et de bactéries sur des surfaces. Cela a conduit au développement de substrats de capture et de mise en culture permettant la création de réseaux constitués de plusieurs types de cellules précisément localisées.

La stabilité des modes magnéto-hydrodynamiques dans les plasmas de tokamaks est modifiée par la présence de particules rapides. Dans un tokamak tel qu'ITER ces particules rapides peuvent être soit les particules alpha créées par les réactions de fusion, soit les ions et électrons accélérés par les dispositifs de chauffage additionnel et de génération de courant. Les modes appelés fishbones électroniques correspondent à la déstabilisation du mode de kink interne due à la résonance avec le lent mouvement de précession toroidale des électrons rapides. Ces modes sont fréquemment observés dans les plasmas des tokamaks actuels en présence de chauffage par onde cyclotronique électronique (ECRH) ou de génération de courant par onde hybride basse (LHCD). La stabilité de ces modes est particulièrement sensible aux détails de la fonction de distribution électronique et du facteur de sécurité, ce qui fait des fishbones électroniques un excellent candidat pour tester la théorie linéaire des instabilités liées aux particules rapides. Dans le tokamak Tore Supra, des fishbones électroniques sont couramment observés lors de décharges où l'utilisation de l'onde hybride basse crée une importante queue de particules rapides dans la fonction de distribution électronique. Bien que ces modes soit clairement liés à la présence de particules rapides, la fréquence observée de ces modes est plus basse que celle prévue par la théorie. En effet, si on estime l'énergie des électrons résonants en faisant correspondre la fréquence du mode avec la fréquence de précession toroidale des électrons faiblement piégés, on obtient une valeur comparable à celle des électrons thermiques. L'objet principal de cette thèse est l'analyse linéaire de la stabilité des fishbones électroniques. La relation de dispersion de ces modes est dérivée et la forme obtenue prend en compte, dans la condition de résonance, la contribution du mouvement parallèle des particules passantes. Cette relation de dispersion est implémentée dans le code MIKE qui est ensuite testé avec succès en utilisant des fonctions de distributions analytiques. En le couplant au code Fokker-Planck relativiste LUKE et à la plate-forme de simulation intégrée CRONOS, MIKE peut estimer la stabilité des fishbones électroniques en utilisant les données reconstruites de l'expérience. En utilisant des fonctions de distributions et des équilibres analytiques dans le code MIKE nous montrons que les électrons faiblement piégés ou faiblement passants peuvent déstabiliser le mode de kink interne en résonant avec lui. Si l'on s'éloigne de la frontière entre électrons passants et piégés, les effets résonants s'affaiblissent. Cependant les électrons passants conservent une influence déstabilisante alors que les électrons piégées tendent à stabiliser le mode. D'autres simulations avec MIKE, utilisant cette fois des distributions complètes similaires à celles obtenues en présence de chauffage de type ECRH, montrent que l'interaction avec les électrons faiblement passants peut entraîner une déstabilisation du mode à une fréquence relativement basse ce qui pourrait permettre d'expliquer les observations sur le tokamak Tore Supra.

Cette étude expérimentale porte sur la mesure et l'analyse du comportement d'un rideau d'air plan, vertical descendant, lorsqu'il se développe dans un flux uniforme en co-courant. Le rapport r entre la vitesse du cocourant et la vitesse du jet évolue dans la gamme [0; 0, 3] qui comprend le cas du jet plan classique sans co-courant (r = 0). La motivation de l'étude est, pour le laboratoire d'accueil de la thèse (Irstea de Rennes, équipe Aéraulique et Contrôle des Atmosphères Turbulentes), l'apport de connaissances précises sur les rideaux d'air séparateurs d'ambiance, en propreté et en température, pour la maîtrise des ambiances locales dans l'industrie agroalimentaire et plus largement dans le domaine de la sécurité sanitaire des aliments. Cette étude porte principalement sur le cas isotherme, sans différence de température entre le jet et le co-courant, les cas anisothermes étant seulement abordés en investigation réduite dans le dernier chapitre (chap. IV). L'analyse de la turbulence est au centre de cette étude. Elle est menée à partir des différentes grandeurs caractéristiques, dont les profils de tensions de Reynolds et les échelles turbulentes caractéristiques. Elle sous-tend également l'analyse des évolutions des grandeurs moyennes, en particulier l'expansion du profil de vitesse moyenne. Le principal moyen d'investigation expérimentale est l'anémométrie par fils chauds croisés à température constante (CTA). La Vélocimétrie par Images de Particules (PIV) est utilisée dans le chapitre IV comme moyen insensible à la température, pour les études de cas anisothermes. Le rideau plan en co-courant a été mis en oeuvre dans une soufflerie verticale spécifique dont la veine d'essai a une hauteur utile de deux mètres (chap. II). L'étude s'appuie sur une analyse bibliographique (chap. I) centrée sur les équations de la turbulence appliquées aux jets plans. L'analyse du comportement dans le cas isotherme (chap. III) s'intéresse principalement à l'influence du rapport de vitesse r et du nombre de Reynolds. Un raisonnement mené sur le choix des variables d'adimensionnement pour décrire le comportement du jet amène à proposer un adimensionnement global, à la fois pour l'évolution de la vitesse moyenne sur l'axe, pour l'expansion de l'épaisseur du jet et pour l'évolution des fluctuations rms de vitesse. On obtient ainsi un modèle de comportement généralisable aux différentes valeurs de r pour les jets en co-courant, avec au passage une méthode intéressante pour évaluer par ce biais des caractéristiques du cas limite du jet plan sans co-courant. Les données complètes et précises obtenues par fils croisés permettent, en fin de chapitre III, de mener une description et analyse des échelles caractéristiques de la turbulence. Il apparaît que les échelles intégrales sont cohérentes avec le modèle proposé pour l'expansion du jet et que les échelles de Kolmogorov s'en déduisent ensuite par un recours à un rapport universel, fonction du nombre de Reynolds local.

Il est probable qu'à terme les émissions de nanoparticules soient réglementées et ce sont donc les concentrations en nombre qui seront considérées. Il convient donc d'adapter les modèles afin de pouvoir simuler correctement les concentrations en nombre, dans les ambiances confinées comme dans l'atmosphère. Un modèle de dynamique des particules capable de suivre avec autant de précision la concentration en nombre que la concentration en masse, avec un temps de calcul optimal, a été développé. La dynamique des particules dépend de divers processus, les plus importants étant la condensation/évaporation, suivie par la nucléation, la coagulation, et les phénomènes de dépôts. Ces processus sont bien connus pour les particules fines et grossières, mais dans le cas des nanoparticules, certains phénomènes additionnels doivent être pris en compte, notamment l'effet Kelvin pour la condensation/ évaporation et les forces de van der Waals pour la coagulation. Le travail a tout d'abord porté sur le processus de condensation/évaporation, qui s'avère être le plus compliqué numériquement. Les particules sont présumées sphériques. L'effet Kelvin est pris en compte car il devient considérable pour les particules de diamètre inférieur à 50 nm. Les schémas numériques utilisés reposent sur une approche sectionnelle : l'échelle granulométrique des particules est discrétisée en sections, caractérisées par un diamètre représentatif. Un algorithme de répartition des particules est utilisé, après condensation/évaporation, afin de conserver les diamètres représentatifs à l'intérieur de leurs sections respectives. Cette redistribution peut se faire en terme de masse ou de nombre. Un des points clé de l'algorithme est de savoir quelle quantité, de la masse ou du nombre, doit être redistribuée. Une approche hybride consistant à répartir la quantité dominante dans la section de taille considérée (le nombre pour les nanoparticules et la masse pour les particules fines et grossières) a été mise en place et a permis d'obtenir une amélioration de la précision du modèle par rapport aux algorithmes existants, pour un large choix de conditions. Le processus de coagulation pour les nanoparticules a aussi été résolu avec une approche sectionnelle. La coagulation est régie par le mouvement brownien des nanoparticules. Pour cette approche, il a été constaté qu'il est plus efficace de calculer le noyau de coagulation en utilisant le diamètre représentatif de la section plutôt que de l'intégrer sur la section entière. Les simulations ont aussi pu montrer que les interactions de van der Waals amplifient fortement le taux de coagulation pour les nanoparticules. La nucléation a été intégrée au modèle nouvellement développé en incorporant un terme source de nanoparticules dans la première section, commençant à un nanomètre. La formulation de ce taux de nucléation correspond à celle de l'acide sulfurique mais le traitement des interactions numériques entre nucléation, coagulation et condensation/évaporation est générique. Différentes stratégies de couplage visant à résoudre séparément ou en même temps les trois processus sont discutées. Afin de pouvoir proposer des recommandations, différentes méthodes numériques de couplage ont été développées puis évaluées par rapport au temps de calcul et à la précision obtenue en terme de concentration massique et numérique

Le domaine de la traction électrique a suscité un très grand intérêt dans les dernières années. La conception optimale de l'ensemble moteur électrique de traction - onduleur doit prendre en compte une variété de critères et contraintes. Étant donnée la liaison entre la géométrie du moteur et la stratégie de commande de l'onduleur, l'optimisation de l'ensemble de traction doit prendre en considération, en même temps, les deux composants.L'objectif de la thèse est la conception d'un outil d'optimisation appliqué à un système de traction électrique légère qu'emploie un moteur à réluctance variable alimenté (MRVCE) par un onduleur triphasé en pont complet. Le MRVCE est modélisé en utilisant la technique par réseau de perméances. En même temps, la technique de commande électronique peut être facilement intégrée dans le modèle pour effectuer l'analyse dynamique du fonctionnement du moteur. L'outil d'optimisation réalisé utilise l'algorithme par essaim de particules, modifié pour résoudre des problèmes multi-objectif. Les objectifs sont liés à la qualité des caractéristiques de fonctionnement du moteur, en temps que les variables d'optimisation concernent la géométrie du moteur aussi que la technique de commande. Les performances de l'algorithme sont comparées avec ceux de l'algorithme génétique (NSGA-II) et d'une implémentation classique de l'algorithme par essaim de particules multi-objectif.Finalement, un prototype de moteur à réluctance variable est construit et le fonctionnement du MRVCE alimenté depuis l'onduleur triphasé en pont complet est implémenté et les outils de modélisation et d'optimisation sont validés

Les résultats de cette thèse sont composés de trois parties relativement indépendantes. Dans la première partie, nous reprenons le problème de la définition d'une classe de processus markoviens à une infinité de coordonnées (systèmes de particules en interaction). Nous en proposons une construction ne mettant en jeu ni d'analyse fonctionnelle (ou peu), ni de problème de martingale. Ceci est fait en utilisant des outils probabilistes élémentaires, notamment des couplages adéquats. On fait pour cela une certaine hypothèse sur les taux individuels de transition, qui a été déjà exploitée dans la construction de T. M. Liggett (1972) notamment. Notre construction a l'avantage d'expliquer, plus concrètement que dans les autres constructions, le caractère naturel de cette hypothèse. \\Dans une seconde partie, nous considérons un modèle de croissance cristalline introduit par D. J. Gates et M. Westcott en 1987, où des particules du milieu environnant s'agrègent à la surface d'un cristal à maille carrée. Le modèle est caractérisé par des taux de déposition en chaque site qui prennent une certaine forme. Nos résultats portent principalement sur la question de la récurrence et de la récurrence positive de la surface du cristal en fonction de certains paramètres. Nous montrons notamment l'existence d'une zone de paramètres dans laquelle transience et récurrence positive coexistent, et suspectée de présenter un phénomène critique. La troisième partie porte sur la question de la convergence en loi pour le processus de contact (sur Z) sous-critique vu du bord, partant d'une demi-droite de sites occupés. Nous donnons dans un premier temps une démonstration alternative d'un résultat récent de E. D. Andjel, pour la convergence en loi dans la percolation 2D orientée qui est un équivalent discret du contact. Nous établissons un résultat en relation : le processus de contact vu du bord, sur les configurations finies, admet une limite de Yaglom. Enfin nous mettons en évidence les difficultés à surmonter pour adapter le résultat d'Andjel au temps continu.

L'érosion éolienne des matières granulaires (minerais, charbons,. . . ) est un des facteurs influençant grandement la qualité de l'air dans l'environnement proche de nombreux sites industriels. L'objectif principal de ce travail est l'amélioration des méthodologies de quantification des émissions des sources diffuses, notamment à partir d'une meilleure prise en compte de l'exposition éolienne des sources que sont les tas de stockage et des répartitions granulométriques des matières présentes sur les sites de stockage. Les observations sur sites industriels montrent que les régions proches des tas de stockage de matières granulaires sont chargées de particules de granulométries plutôt fines. Celles-ci sont susceptibles d'être remises en suspension par les structures tourbillonnaires générées par le vent incident. Ainsi, ces zones d'envol potentiel ont fait l'objet d'analyses afin de quantifier leur contribution aux émissions globales. Une technique de visualisation d'écoulement pariétal, associée à des simulations numériques tridimensionnelles, ont été mises en oeuvre pour mieux comprendre ces structures de l'écoulement. Les matières granulaires sont un mélange de particules érodibles et non-érodibles. Le caractère érodible étant lié aux propriétés des particules (principalement granulométrie et masse volumique), ainsi qu'à la vitesse du vent incident. Dans ce cadre, deux types d'études ont été menées: des essais expérimentaux d'envol de particules dans une soufflerie et des simulations numériques tridimensionnelles avec un logiciel open-source de mécanique des fluides (Code_Saturne). Une technique originale a ainsi été développée pour quantifier, par une pesée en continue, l'influence des particules non-érodibles sur le flux massique envolé. En parallèle, le comportement des particules sur la surface est analysé à l'aide de clichés photographiques. L'analyse de l'effet des particules non-érodibles au niveau local est réalisée grâce à des simulations numériques pour des configurations polydispersées. Les résultats présentés dans ce mémoire constituent de premiers éléments pouvant possiblement contribuer à l'amélioration des modèles actuels de quantification des émissions de particules par une meilleure intégration et pris en compte de la présence de particules non-érodibles pour les matières présentant de larges spectres granulométriques.

Cette thèse est consacrée à l'étude de systèmes subissant des coagulations et fragmentations succesives. Dans le cas déterministe, on travaille avec des solutions mesures de l'équation de coagulation - multifragmentation. On étudie aussi la contrepartie stochastique de ces systèmes : les processus de coalescence - multifragmentation qui sont des processus de Markov à sauts. Dans un premier temps, on étudie le phénomène de coagulation seul. D'un côté, l'équation de Smoluchowski est une équation intégro-différentielle déterministe. D'un autre côté, on considère le processus stochastique connu sous le nom de Marcus-Lushnikov qui peut être regardé comme une approximation de la solution de l'équation de Smoluchowski. Nous étudions la vitesse de convergence par rapport à la distance de type Wassertein entre les mesures lorsque le nombre de particules tend vers l'infini. Notre étude est basée sur l'homogénéité du noyau de coagulation $K$. On complémente les calculs pour obtenir un résultat qui peut être interprété comme une généralisation de la Loi des Grands Nombres. Des conditions générales et suffisantes sur des mesures discrètes et continues $mu_0$ sont données pour qu'une suite de mesures $mu_0^n$ à support compact existe. On a donc trouvé un taux de convergence satisfaisant du processus Marcus-Lushnikov vers la solution de l'équation de Smoluchowski par rapport à la distance de type Wassertein égale à $1/sqrt{n}$. Dans un deuxième temps on présente les résultats des simulations ayant pour objectif de vérifier numériquement le taux de convergence déduit précédemment pour les noyaux de coagulation qui y sont étudiés. Finalement, on considère un modèle prenant en compte aussi un phénomène de fragmentation où un nombre infini de fragments à chaque dislocation est permis. Dans la première partie on considère le cas déterministe, dans la deuxième partie on étudie un processus stochastique qui peut être interprété comme la version macroscopique de ce modèle. D'abord, on considère l'équation intégro-partielle différentielle de coagulation - multifragmentation qui décrit l'évolution en temps de la concentration $\mu_t(x)$ de particules de masse $x>0$. Le noyau de coagulation $K$ est supposé satisfaire une propriété de $\lambda$-homogénéité pour $lambda in (0,1]$, le noyau de fragmentation $F$ est supposé borné et la mesure $beta$ sur l'ensemble de ratios est conservative. Lorsque le moment d'ordre $lambda$ de la condition initial $mu_0$ est fini, on est capable de montrer existence et unicité d'une solution mesure de l'équation de coagulation - multifragmentation. Ensuite, on considère la version stochastique de cette équation, le processus de coalescence - fragmentation est un processus de Markov càdlàg avec espace d'états l'ensemble de suites ordonnées et est défini par un générateur infinitésimal donné. On a utilisé une représentation Poissonienne de ce processus et la distance $\delta_{\lambda}$ entre deux processus. Grâce à cette méthode on est capable de construire une version finie de ce processus et de coupler deux processus démarrant d'états initiaux différents. Lorsque l'état initial possède un moment d'ordre $lambda$ fini, on prouve existence et unicité de ces processus comme la limite de suites de processus finis. Tout comme dans le cas déterministe, le noyau de coagulation $K$ est supposé satisfaire une propriété d'homogénéité. Les hypothèses concernant la mesure $\beta$ sont exactement les mêmes. D'un autre côté, le noyau de fragmentation $F$ est supposé borné sur tout compact dans $(0,\infty)$. Ce résultat est meilleur que celui du cas déterministe, cette amélioration est due à la propriété intrinsèque de masse totale non-explosive que possède un système avec un moment fini d'ordre $\lambda$.

En esta tesis se reformulan de manera detallada la primera aproximación de Born relativista con ondas planas (PWBA), para colisiones inelásticas de electrones, positrones y partículas pesadas con átomos o iones, suponiendo que la función de onda atómica puede describirse mediante un modelo de partículas independientes. Además, se deducen expresiones cerradas de las intensidades de oscilador generalizadas longitudinal (GOS) y transversal (TGOS), y para la intensidad de oscilador óptica (OOS). Un aspecto básico de nuestra formulación es que hemos evitado la aproximación de pequeñas transferencias de momento utilizada por Fano (1963), que altera significativamente las secciones eficaces integradas para energías cercanas al umbral de ionización. Liberada de esta aproximación, la PWBA es idéntica a la DWBA (la aproximación de Born con ondas distorsionadas) en el límite de potencial distorsionador nulo.En la tesis también se describen métodos numéricos robustos para el cálculo de las GOSs longitudinal y transversal, así como esquemas de interpolación y de extrapolación para obtener la la sección eficaz doblemente diferencial (SEDD) a partir de las GOSs tabuladas, que hemos implementado en un conjunto de programas de cálculo. Utilizando el potencial autoconsistente de DHFS, hemos generado una base de datos completa de GOSs, TGOSs, OOSs, y perfiles --Born-Compton' para todas las capas de la configuración del estado fundamental de átomos neutros de los elementos desde el hidrógeno hasta el einstenio. Las GOSs calculadas presentan desviaciones sistemáticas de la regla de suma de Bethe, que son consecuencia de efectos relativistas. A partir de nuestra base de datos de GOSs, hemos calculado secciones eficaces totales, secciones eficaces de frenado, y secciones eficaces de dispersión de energía para colisiones inelásticas de electrones, positrones y protones con átomos libres, integrando numéricamente la SEDD.Teniendo en cuenta las desviaciones de la regla de suma, en esta memoria también se deducen fórmulas asintóticas para las secciones eficaces integradas. Además, a partir de ellas hemos obtenido correcciones de capas directamente, como las diferencias entre estas fórmulas y los valores numéricos de las secciones eficaces. Tanto las desviaciones de la regla de suma como las correcciones de capas se originan principalmente en las capas internas, que son poco sensibles al estado de agregación, por lo que los valores obtenidos son también aproximadamente válidos para colisiones con moléculas y con medios densos.Combinando la PWBA y la DWBA, finalmente en esta tesis se detalla un procedimiento robusto para el cálculo de secciones eficaces de ionización de capas internas por impacto de electrones y positrones, para energías arbitrariamente grandes. Para energías por debajo de 16 veces la energía de ionización, utilizamos la DWBA para determinar las correcciones de distorsión e intercambio a la PWBA. Por encima de esta energía, la PWBA escalada con el factor empírico E/(E+bEa) reproduce fielmente los valores DWBA. Utilizando este esquema, hemos generado una base de datos de secciones eficaces de ionización para las capas K, L y M de todos los elementos desde Z=1 hasta Z=99, por impacto de electrones y positrones con energías entre 50 eV y un 1 GeV. Esta base de datos es útil para el análisis cuantitativo en EPMA y AES, y para la simulación MC del transporte acoplado de electrones y fotones. Hemos implementado esta base de datos en el código PENELOPE, y simulado la generación de rayos x en muestras irradiadas por haces de electrones. La comparación con medidas experimentales confirma que al utilizar DWBA en vez de la PWBA mejora la fiabilidad de las simulaciones. Para facilitar el uso de nuestras secciones eficaces de ionización, hemos parametrizado los valores numéricos mediante expresiones analíticas simples. / We present a detailed formulation of the relativistic plane-wave Born approximation (PWBA) for inelastic collisions of charged particles with free atoms and positive ions. The wave functions of the target atom or ion are calculated from a central-¯eld independent-electron model with the Dirac-Hartree-Fock-Slater self-consistent potential. The double-differential cross section, depending on the energy loss and the recoil energy, is expressed as a sum of two terms which are products of purely kinematical factors and the generalized oscillator strengths (GOSs). Transitions induced by the instantaneous Coulomb interaction between the projectile and the active target electron are described by the longitudinal GOS. Transitions caused by the transverse interaction (exchange of virtual photons) are accounted for by a transverse GOS. We derive closed expressions for the longitudinal and transverse GOSs in terms of vector coupling coefficients and radial integrals. A set of Fortran programs have been written to compute the GOSs, the energy-loss differential cross section and integrals of the latter. We also present systematic derivations of asymptotic formulas for the total cross section, the stopping cross section and the energy-straggling cross section. Shell corrections for these quantities are obtained from the differences between computed numerical values and the predictions of the asymptotic formulas.A method is also described for computing total cross sections for the ionization of inner shells of atoms and positive ions by impact of electrons and positrons with arbitrary energies. The method combines the relativistic PWBA with a semirelativistic version of the distorted-wave Born approximation (DWBA). The difference between the total ionization cross sections that result from the DWBA and the PWBA (considering the longitudinal interaction only) has been calculated numerically for projectiles with kinetic energies up to 16 times the ionization energy of the active shell. In this energy range, ionization cross sections with the accuracy of a distorted-wave calculation are obtained by simply adding this difference to the cross section resulting from the conventional PWBA. For higher energies, the cross section is obtained by multiplying the PWBA cross section by an energy-dependent scaling factor that is determined by a single fitted parameter. Numerical results are shown to agree with experimental data, when these are available.

Ce document expose une partie de l'activité de recherche que j'ai effectuée depuis mon arrivée dans le groupe AMS du LPSC en 1999 que j'ai rejoint juste après ma thèse. <br />A cette époque, le vol précurseur d'AMS (AMS01) venait d'avoir lieu et les premiers résultats étaient en cours de publication~: l'expérience AMS01 avait pris un volume important de données lors de ce vol dans la soute de la navette spatiale et une des principales surprises dans ces premiers résultats était la mise en évidence dans le flux des particules détectées d'une composante très importante de particules sous la coupure géomagnétique. <br />Cette coupure correspond à l'énergie minimale que doit avoir un rayon cosmique pour atteindre le voisinage de la Terre et toute particule du rayonnement cosmique sous cette coupure est repoussée par le bouclier magnétique terrestre. <br /><br />La motivation première du travail de phénoménologie présenté ici a été de comprendre l'origine de ces particules détectées sous la coupure géomagnétique et d'étudier leurs caractéristiques. Ce travail s'articule autour d'un outil de simulation Monte-Carlo qui comprend la génération des particules du rayonnement cosmique primaire, sa propagation dans le champ magnétique terrestre, l'interaction dans l'atmosphère et la production de particules secondaires et donc la formation de cascades de particules. Cet outil a tout d'abord été utilisé pour comprendre l'origine des particules sous la coupure géomagnétique et il a permis de montrer que ce sont des particules secondaires produites dans la haute atmosphère et s'en échappant pour ensuite être piégées dans le champ géomagnétique. <br /><br />On a de plus pu étudier de manière spécifique les différentes espèces détectées sous la coupure~: proton, électron et positron et noyaux légers.<br />On s'est notamment attaché à comprendre leurs principales caractéristiques qui ont mesurées par AMS01 comme les rapports positron/électron et $^3$He/$^4$He.<br /><br />Nous avons ensuite développé cet outil de simulation pour aborder les thématiques de la physique d'AMS02. Ainsi on a pu simuler le flux d'antiprotons et d'antideutons atmosphériques détectables au-dessus de l'atmosphère. On s'est de plus intéressé à ces flux dans l'atmosphère~: c'est un résultat important car les expériences embarquées sur ballon mesurant le flux d'antiprotons doivent prendre en compte la production atmosphérique pour déduire des flux mesurés la contribution d'origine cosmique. <br /><br />Le rayonnement cosmique constitue un outil unique d'étude des oscillations des neutrinos. La puissance de cet outil a été particulièrement mise en évidence par l'expérience Super-Kamiokande au Japon. Les paramètres d'oscillations sont déterminés grâce à la comparaison du flux de neutrinos estimé et du flux mesuré, notamment en comparant l'évolution du rapport $\nu_e/\nu_\mu$ avec l'angle zénithal, c'est à dire la distance de vol. La détermination des paramètres d'oscillation nécessite une connaissance précise des flux théoriques de neutrinos atmosphériques. La principale difficulté est d'avoir une simulation la plus correcte possible de l'interaction des particules et de la production de particules secondaires. On a pu de manière naturelle exploiter notre outil de simulation pour estimer les flux de neutrinos dans une approche complètement tridimensionnelle.<br /><br />Dans le chapitre 1, on présentera, après une très courte introduction au rayonnement cosmique, l'activité de phénoménologie de l'interaction du rayonnement cosmique avec l'atmosphère et le champ magnétique terrestre. Les principales caractéristiques de la simulation seront détaillées puis on présentera les différents résultats obtenus ces dernières années~: protons sous la coupure géomagnétique, électrons et positrons sous la coupure géomagnétique, noyaux légers sous la coupure géomagnétique, production d'antimatière dans l'atmosphère et l'étude de la production des neutrinos atmosphériques. <br /><br />Dans le chapitre 2, on présentera les perspectives de ces travaux mais aussi les activités concernant la physique du rayonnement cosmique auxquelles on va participer dans les prochaines années en termes d'instrumentation, d'analyse des données et de phénoménologie.