Le travail de cette thèse a été mené au sein de la collaboration CMS (Compact Muon Solenoid), une des quatre experiences en cours d'installation au LHC (Large Hadron Collider) du CERN. La thèse se focalise sur le calorimètre électromagnétique de CMS: les performances du detecteur sont étudiées en détail en utilisant soit des données de tests réalisés sur faisceau d'électrons soit une simulation complète du détecteur. Une étude du bruit de fond électronique dans la chaîne de lecture a conduit à l'élaboration de deux méthodes de reconstruction de l'amplitude des signaux, l'une en cas de saturation de la chaîne et l'autre en cas de bruit de fond cohérent. La thèse presente aussi une étude des méthodes de reconstruction des électrons dans CMS, qui a conduit à la première définition dans CMS de la qualité de mesure d'un électron, à une procédure pour établir l'échelle d'énergie des électrons et à la combinaison des informations du calorimètre et du trajectomètre pour obtenir une estimation optimale de l'impulsion de l'électron au vertex. Ces resultats sont appliqués à l'analyse du potentiel de découverte de l'Higgs dans le canal de désintegration H->ZZ(*)->4e pour lequel une te! chnique standard de selections séquentielles ainsi qu'une technique optimale utilisant des reseaux de neurones sont proposées.

Commençons par rappeler que l'objectif de la thèse était double : - numérique : il s'agissait de développer un code capable de simuler la saturation de l'instabilité de diffusion Raman stimulée (SRS) via le couplage avec les ondes acoustiques ioniques dans une description fluide, en plasma homogène et inhomogène et en géométrie multidimensionnelle. La modélisation choisie est basée sur un système composé d'équations de type paraxiales pour les équations électromagnétiques et de type Zakharov pour les équations des ondes de Langmuir et des ondes sonores. Le problème a été traité dans un milieu ouvert où, contrairement à un milieu périodique, la définition des conditions aux limites se doit d'être robuste sans que les artefacts numériques introduits ne faussent les résultats physiques, notamment en plasma inhomogène où la présence de points paraboliques est en mesure de déstabiliser les instabilités absolues, ce qui ajoute une "difficulté" supplémentaire non négligeable. - physique : il s'agissait d'analyser les mécanismes de saturation non-linéaire de l'instabilité Raman et d'établir, dans la mesure du possible, des lois d'échelle. De façon à tester les potentialités et les limites de notre code, nous avons choisi de nous concentrer plus particulièrement sur le régime kLλDe ∼ 0.2 (où kL est le nombre d'onde fondamental de l'onde de Langmuir générée par l'instabilité Raman et λDe la longueur de Debye électronique). Ce régime est certainement le régime le plus difficile à étudier dans le sens où il est intermédiaire entre les régimes extrêmes (i) kLλDe = 0.1 avec la présence de la cavitation et (ii) kLλDe = 0.3 qui donne un amortissement Landau électronique fort et des effets cinétiques, et pour cette raison tous les processus sont suceptibles de se développer, comme nous l'avons effectivement observé.

Cette thèse est liée à la recherche sur la fusion inertielle, et elle concerne en particulier l'approche de l'allumage rapide, qui est basée sur l'utilisation des impulsions laser ultra-intenses pour allumer le combustible thermonucléaire. Jusqu'ici, la praticabilité de ce schéma n'a pas été prouvée et dépend de beaucoup d'aspects fondamentaux de la physique impliquée, qui ne sont pas encore entièrement compris et qui sont aussi très loin d'être contrôles. Le but principal de ce travail de thèse est l'étude expérimentale des processus du transport dans la matière sur-dense (solide) et sous-dense (jet de gaz) d'un faisceau d'électrons rapides produit par des impulsions laser à une intensité de quelques 1019 Wcm−2.

Les piles à combustibles permettent de convertir l'énergie chimique en énergie électrique. Il existe différents types de piles; les mieux adaptées pour équiper un véhicule électrique étant actuellement les PEM (Proton Exchange Membrane). Elles nécessitent une alimentation en hydrogène pur, pouvant provenir du réformage in situ de carburants. Les produits du réformage sont constitués d'un mélange de gaz dont il faut extraire l'hydrogène pour alimenter la pile. Pour séparer les composants d'un mélange gazeux, un moyen simple consiste à utiliser une membrane de perméation. Le palladium étant perméable sélectivement à l'hydrogène, il est le matériau de choix pour la réalisation de membranes de purification de l'hydrogène. Ce travail a consisté à élaborer cette membrane en déposant un film fin de palladium sur un support mécanique poreux. La technique utilisée est celle de l'électroless: un sel de palladium et un réducteur sont mis en présence et le dépôt se fait sur la surface catalytique du substrat. Le travail bibliographique sur cette technique est suivi d'études expérimentales sur support dense afin de comprendre les différents facteurs gouvernant ce dépôt. Dans un premier temps, des mesures potentiométriques ont été réalisées afin de déterminer l'influence de divers facteurs sur le potentiel électrochimique du bain. Puis, des cinétiques de prise de masse du substrat ont été enregistrées afin de faire le lien entre les conditions opératoires et le rendement de dépôt obtenu ainsi que son adhérence au substrat. Ensuite, le! s dépôts de palladium ont été testés sur des substrats frittés afin de réaliser la membrane en couche mince déposée sur support mécanique poreux. Ces études ont permis de comprendre les mécanismes gouvernant le procédé de dépôt par électroless et de l'appliquer à la réalisation de membranes qui ont ensuite été testées pour leur propriétés de perméation vis à vis de l'hydrogène.

Dans ce travail nous avons réalisé des expériences d'émission et spectroscopie d'absorption des plasmas produits par laser, pour fournir des données spectrales bien caractérisé qui permettent de comparer les codes de physique atomique. Plus précisément, nous avons produit au xénon et krypton plasmas dans des conditions NLTE et étudié leurs spectres d'émission. Dans une seconde expérience, nous avons caractérisé les spectres d'absorption du sulfure de zinc et d'aluminium dans des conditions plasmas LTE.

La résonance de plasma Josephson (JPR) nous permet d'évaluer la distance moyenne rw des excursions thermiques relatives de deux vortex bidimensionnels consécutifs sur la même ligne de flux, dans le supraconducteur lamellaire Bi2Sr2CaCu2O8+d (BSCCO). Ici, on a déterminé rw dans le solide de vortex dans des monocristaux de BSCCO sous-dopés, à l'aide de mesures expérimentales de la JPR en utilisant la perturbation de cavité résonante et la méthode bolométrique. Dans les échantillons vierges, sous faible champ magnétique, la dépendance en température T et en champ B de rw s'explique par le rôle dominant de la tension de ligne et sa renormalisation par les fluctuations thermiques. Celles-ci provoquent son amollissement, conduisant à la transition de phase du premier ordre entre le solide et le liquide de vortex. On observe une dépendance rw(T,B) identique dans les cristaux irradiés aux ions lourds, pour B << Bf , validant une description en terme de 'supraconducteur discret' du matériau.

Les détecteurs infrarouge à puits quantiques photovoltaïques sont des capteurs intéressants pour des applications où les flux de photons à détecter sont faibles, car ils permettent de s'affranchir du courant d'obscurité. Le premier chapitre de cette thèse présente l'évolution des ces détecteurs au travers d'un comparatif des caractéristiques, permettant de comprendre pourquoi le détecteur à cascade quantique (QCD) est un dispositif intéressant pour la détection infrarouge. Le second chapitre propose un modèle de transport électronique valable proche de l'équilibre thermodynamique, dans lequel nous considérons que seules les interactions électrons/phonons peuvent transférer les électrons d'une sous-bande d'énergie vers une autre. L'introduction de quasi-niveaux de Fermi, associés à chaque période du dispositif permet de donner une approche globale plus simple de ces transferts. On montre ainsi que la densité de courant, qui se déduit de manière générale en comptabilisant les échanges électroniques entre les sous-bandes, est analogue à celle d'une diode Schottky, permettant de donner une expression simple de la résistivité, qui est alors interprétée comme une relation d'Einstein. Le modèle est ensuite confronté aux résultats expérimentaux. Enfin, un dernier chapitre présente un échantillon QCD détectant à 5.7 µm, qui est dans un premier temps caractérisé optiquement et électriquement. Le modèle précédent lui est appliqué afin donner une première approche de l'influence des différents paramètres. Cette comparaison permet de mettre en évidence quelques limites liées aux hypothèses simplificatrices du modèle.

En utilisant les outils de Monte Carlo et les données de test en faisceau, la performance d'un détecteur au futur collisionneur linéaire international a été étudiée. La contribution de cette thèse porte sur deux parties; d'une part sur une mesure de précision de la masse du boson Higgs et de la section efficace de la production avec le processus e^+e^- → HZ où le boson Z se désintègre en paire μ^+μ^− et d'autre part sur une analyse des données de test en faisceau de la collaboration CALICE (CAlorimeter for Linear Collider Experiment). Pour un Higgs de 120GeV, nous avons obtenu une précision de 38.4MeV sur la masse de Higgs et de 5% sur la section efficace en choisissant une énergie dans le centre de masse optimale de 230 GeV et avec une luminosité intégrée de 500 fb^-1. Ces résultats sont indépendants d'un modèle de Higgs donné puisque aucune information sur la désintégration du Higgs n'a été utilisée dans l'analyse. Si on suppose que le Higgs est celui du modèle standard ou il se désintègre principalement en particules invisibles, la précision peut être améliorée de façon significative (29MeV pour la masse et 4% pour la section efficace). Pour l'analyse des données de test en faisceau, mon travail concerne deux aspects. Premièrement une vérification sur la qualité des données en temps quasi réel et deuxièmement une mesure précise sur la résolution angulaire d'une gerbe électromagnétique dans le calorimètre prototype utilisé dans le test en faisceau. Le but pour la vérification de la qualité des données est de détecter des problèmes éventuels sur l'ensemble du détecteur y compris l'électronique, le système de haute tension et d'acquisition, et de classer des différentes données pour faciliter les analyses offlines. Pour déterminer la résolution angulaire du calorimètre électromagnétique, nous avons développé un algorithme qui est basée uniquement sur le dépôt d'énergie dans différentes cellules produites par le faisceau d'électrons sans utilisant l'information du détecteur de trace devant le calorimètre. Celle-ci est importante pour pouvoir identifier le composant neutre d'un jet. Nos résultats montrent que la dépendance de la résolution angulaire en énergie du faisceau est similaire à celle de la résolution en énergie et peut être décrite par (74/√(E/GeV)＋ 8.7)mrad.

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L'élaboration d'auto-assemblages constitués par des molécules conjuguées, sur des surfaces semi-conductrices et stables à température ambiante, est l'un des défis majeurs qui doit être résolu pour permettre l'avènement de l'électronique moléculaire. Au cours de ma thèse, j'ai développé de nouveaux concepts permettant d'aboutir à ce type d'assemblage en évitant une trop forte interaction molécule/silicium. Pour cela, j'ai adopté trois stratégies distinctes en fonction de la dimensionnalité des édifices supramoléculaires recherchés : 1) minimiser l'interaction molécule/silicium en utilisant une surface de silicium très dopée en atomes de bore, 2) utiliser l'effet « template » d'une reconstruction 1D semi-métallique de l'interface SmSi pour créer et auto-aligner des molécules, 3) et protéger le squelette conjugué des molécules organiques et guider un assemblage bidimensionnel en utilisant des molécules zwitterioniques. Les images STM à très haute résolution sous ultravide et à température ambiante ont été obtenues. Tous les résultats expérimentaux sont confortés par des calculs de type « théorie de la fonctionnelle densité ».