Le catalyseur quatre voies est destiné à diminuer simultanément les émissions d’hydrocarbures, de monoxyde de carbone, d’oxydes d’azote et de suies par l’intermédiaire d’un seul monolithe catalytique. Plusieurs études sur ce type de catalyseur ont montré que la présence d’oxydes d’azote entraîne une diminution de la température d’oxydation des suies. Cependant, l’effet de la présence d’eau sur l’adsorption des oxydes d’azote n’est pas encore clair, surtout en présence de suies. Les travaux présentés dans ce manuscrit ont pour but de mettre en évidence l’influence de la présence d’eau et/ou de suies sur le fonctionnement de catalyseur «piège à NOx». Les résultats obtenus montrent que la présence d’eau entraîne une inhibition de la fonction oxydante du catalyseur, une diminution de la quantité de stockage des oxydes d’azote, et une inhibition de la formation des espèces adsorbées de surface. Ces phénomènes ont été attribués à la voix réactionnelle spécifique en présence d’eau associée à l’adsorption des oxydes d’azote. Les résultats obtenus sur le mélange noir de carbone et catalyseur montrent que la présence de noir de carbone induit une diminution de stockage des oxydes d’azote. De plus, cet effet se trouve plus important en contact fort. Les expériences réalisées sur l’adsorption des oxydes d’azote en présence simultanée de noir de carbone et d’eau ont montré un effet non cumulé de l’eau et du noir de carbone. Ce phénomène a été attribué à une compétition entre l’action de l’eau qui favorise la formation de nitrate de cœur à partir des nitrates faiblement liés et l’action du noir de carbone qui tend à déstabiliser les nitrates faiblement liés pour former les carbonates. / The four ways catalyst is used to decrease the emissions of hydrocarbon, carbon monoxide, nitrogen oxides and soot by a monolithic catalyst. Several researches on this type of catalyst have shown that the presence of nitrogen oxides involves a decrease of the soot oxidation temperature. However, the effect of the presence of water on the nitrogen oxides adsorption is not clear yet, especially with the presence of soot. The works presented in this manuscript are intended to study the influence of the presence of water or/and soot on the performance of the catalyst NOx trap. The results showed that the presence of water involves an inhibition of the oxidation function of catalyst, a decrease of the capacity of the NOx storage, and an inhibition of the formation of the surface adsorbed species. It is attributed to a special reactive way in the presence of water linked to the adsorption of nitrogen oxides. The results obtained on the mix of carbon black and catalyst showed that the presence of carbon black induce a decrease of the NOx storage capacity of catalyst. Besides, this effect was more important with a tight contact between carbon black and catalyst. The experiments realized on the adsorption of nitrogen oxides with the presence of carbon black and water simultaneously showed an effect not accumulated of the water and the carbon black. This phenomenon is attributed to a competition between the action of water which favors the formation of the bulk nitrate from the weak-linked nitrates and the action of carbon black which tend to destabilize the weak-linked nitrates to form the carbonates.

La détermination de la masse nucléaire permet d'accéder à l'énergie de liaison donc au bilan de toutes les forces agissant dans le noyau. L'exploration de la structure nucléaire requiert la mesure des masses loin de la stabilité. Néanmoins la production des ions radioactifs est peu sélective et l'ion d'intérêt est souvent noyé dans un fond de contaminants isobariques. Ces dernières années, l'utilisation des pièges à ions linéaires et du refroidissement par gaz tampon a été fortement développée permettant la mesure de masse des noyaux exotiques avec une grande précision. Cette thèse porte sur le développement innovant d'un piège de Paul circulaire, "le cirque d'ions". Sa géométrie lui permet de confiner les ions sur un grand nombre de tours. Ainsi, ils peuvent être refroidis avec une pression de gaz tampon de l'ordre de 10-4 mbar. Par ailleurs, il est capable de trier en masse les ions piégés et refroidis avec un pouvoir de résolution suffisant pour séparer des isobares. Nous avons réalisé et testé le premier prototype de ce spectromètre à Orsay. Cette thèse étudie également les prédictions des masses par les différents modèles théoriques, en les comparant avec l'approche microscopique HFB-17. Actuellement, la masse des noyaux très exotiques peut seulement être prédite. L'étude de l'énergie de séparation de deux neutrons avec HFB-17 met en évidence des zones d'instabilité numérique. Afin de l'améliorer, nous avons apporté une correction aux énergies de déformation calculées par ce modèle, en utilisant comme référence les masses des chaînes isotopiques 143-146Xe et 223-229Rn que nous avons mesurées avec le spectromètre ISOLTRAP au CERN.

L'objet de cette thèse est l'étude théorique puis expérimentale de la possibilité de réduire les fluctuations d'origine quantique de la lumière, à l'aide d'une cavité optique bistable contenant un milieu non linéaire. Le calcul des spectres du bruit de la lumière sortant d'une telle cavité optique est présenté à l'aide d'un formalisme "entrée-sortie" permettant de décrire la modification des fluctuations du champ électromagnétique par la cavité, et de tenir compte des fluctuations éventuellement ajoutées par le milieu non linéaire. Ce formalisme est appliqué au cas où le milieu non linéaire est un effet Kerr pur. Ce modèle simple nous permet de dégager un critère pour comparer les qualités des différents milieux existants pour la réduction du bruit quantique. Un milieu composé d'atomes immobiles est de ce point de vue un bon candidat. Cependant, à cause des propriétés spécifiques liées aux résonances atomiques, il nécessite un calcul détaillé des spectres de bruit qui est fait avec le modèle à deux niveaux et le formalisme "entrée-sortie". Ces calculs confirment la possibilité de réduire les fluctuations quantiques de la lumière avec des atomes immobiles. La partie expérimentale de cette thèse décrit la réalisation d'un piège magnéto-optique fournissant un nuage d'atome de césium presque immobiles. L'interaction de ces atomes piégés avec une cavité optique nous a permis d'observer deux phénomènes, dont une oscillation laser due à un gain par effet Raman stimulé dans les atomes froids. L'autre phénomène est la bistabilité optique, parfois accompagnée d'instabilités, dues à la non-linéarité du milieu et à la contre-réaction optique de la cavité. La dernière partie de ce mémoire discute les difficultés de la mesure du bruit quantique de la lumière et présente des mesures préliminaires du bruit de la lumière ayant intéragi avec la cavité bistable.

Ce mémoire de thèse porte sur le couplage d'une cavité microsphère accordable avec des atomes piégés magnétiquement par une « puce à atomes ».<br /><br />Pour réaliser une interaction atome-champ contrôlée, il est nécessaire de rendre la microsphère accordable. Par l'application d'une contrainte mécanique sur la sphère, nous avons pu accorder un mode de galerie sur 400 GHz. De plus, en miniaturisant le<br />dispositif de couplage, nous pouvons exciter un mode de la sphère dans une chambre ultra-vide, où les atomes froids sont manipulés.<br /><br />D'autre part, une puce multi-couches nous permet de réaliser un convoyeur magnétique, transportant les atomes entre une zone de chargement du piège et la cavité, soit sur une distance de 6 cm à une vitesse de 10 cm/s. En effectuant 2 allers-retours,<br />les atomes ont parcouru une distance totale de 24 cm. Ce transport d'atomes piégés nous permet de résoudre l'un des principaux problèmes du couplage d'atomes froids<br />avec les modes d'une microsphère.

La production de noyaux radioactifs est réalisée par bombardement d'une cible par un faisceau primaire de proton, de neutrons ou d'ions stables. Afin d'obtenir des faisceaux d'ions radioactifs de plusieurs MeV par nucléons, il convient tout d'abord de les multi-ioniser. Le principe de la méthode 1+/n+ consiste à séparer la production des éléments radioactifs de leur multi-ionisation. Une cible de production d'éléments radioactifs est associée à une source d'ions monochargés (ensemble cible-source). Le faisceau d'ions radioactifs 1+ ainsi produit est injecté à basse énergie (quelques dizaines de keV) dans une source d'ions multichargés à Résonance Electronique Cyclotronique (ECR). Les ions monochargés sont ralentis électrostatiquement dans la source n+ et sont capturés par le plasma ECR. Ils sont alors sont multi-ionisés pas à pas vers des états de charge élevés, extraits et accélérés. Les expériences décrites dans cette thèse ont été réalisées avec des éléments stables. La méthode 1+/n+ peut fonctionner en mode continu : le faisceau d'ions monochargés est injecté en continu dans la source n+ et le faisceau d'ions multichargés est produit en continu. Les rendements de transformation 1+/n+ obtenus sont d'une dizaine de pour cent pour les gaz rares et de plusieurs pour cent pour les éléments condensables. La durée de la transformation 1+/n+ est de l'ordre de la centaine de millisecondes ce qui est suffisamment rapide pour la majorité des éléments radioactifs à multi-ioniser. Ces résultats permettent de considérer que la méthode 1+/n+ et aujourd'hui opérationnelle pour un système de production d'ions radioactifs accélérés. La méthode 1+/n+ peut également fonctionner en mode pulsé : le faisceau d'ions monochargés est injecté en continu dans la source n+ et le faisceau d'ions multichargés est extrait par " pulses " de quelques millisecondes. Les rendements obtenus sont de l'ordre du pour cent pour le rubidium et le plomb. Il est nécessaire de réaliser des études complémentaires sur ce mode de fonctionnement afin d'améliorer les résultats déjà obtenus.

Le principe d'équivalence faible, pilier de la relativité générale d'Einstein, stipule que la masse gravitationnelle est égale à la masse inertielle quelque soit le corps. Ce principe d'équivalence n'a jamais été directement testé avec l'antimatière. L'expérience GBAR se propose de le tester en mesurant l'accélération d'atomes d'anti-hydrogène ultra froids en chute libre. La production de tels anti-atomes nécessite une impulsion de l'ordre de 1e10 positons en quelques dizaines de nanosecondes. Cette thèse porte sur le développement d'une nouvelle technique d'accumulation de positons dans un piège de Penning-Malmberg pour créer une telle impulsion. Cette nouvelle méthode est une amélioration de la technique d'accumulation d'Oshima et al. . Cette technique nécessite un plasma non neutre d'électrons pour refroidir les positons dans le piège afin de les confiner. Les positons sont délivrés par une source continue et l'efficacité de piégeage est de l'ordre de 0.4%. La nouvelle méthode proposée a besoin d'un faisceau pulsé de positons et son efficacité est estimée à 80%. Une partie de cette thèse a été effectuée à RIKEN (Tokyo) sur le piège d'Oshima et al. afin d'étudier le comportement de plasmas non neutres dans ce type de piège et cette méthode d'accumulation de positons. Un modèle théorique a été développé pour simuler son efficacité de confinement des positons. La description et l'étude systématique de la nouvelle méthode d'accumulation avec un faisceau pulsé de positons sont présentées, notamment l'optimisation par simulation numérique de la configuration électromagnétique du piège et des paramètres des plasmas non neutres utilisés.

Dans ce mémoire, nous présentons les fondements, la construction et les premiers résultats d'une nouvelle expérience qui a débuté avec ce travail de thèse. Nous démontrons la production d'un condensat de Bose-Einstein de sodium confiné dans un piège optique fortement focalisé. Nous exposons des résultats originaux sur l'état fondamental et les excitations d'un condensat dans un piège gaussien avec un unique état lié, et nous montrons comment tirer parti des interactions entre états de spin pour la génération d'états quantiques fortement corrélés. L'optimisation de l'efficacité de la somme de fréquence en cavité doublement résonnante est ensuite étudiée et mise à profit pour la réalisation d'un laser solide pour le refroidissement du sodium. A partir de deux sources laser infrarouges commerciales, jusqu'à 800 mW de lumière à 589 nm sont produits, avec une efficacité de conversion quasi-totale. Ce laser est employé pour former un piège magnéto-optique, chargé grâce à la désorption atomique induite par la lumière. Après le chargement, la pression dans l'enceinte à vide redescend à sa valeur de base en moins de 100 ms. L'optimisation du transfert des atomes dans un piège dipolaire croisé est présentée. La conception et l'utilisation d'un objectif de microscope de grande ouverture numérique sont exposées, permettant la réalisation d'un piège dipolaire fortement focalisé, dans lequel le condensat se forme après une phase de refroidissement par évaporation. Celle-ci est caractérisée et comparée à un modèle numérique.

L'objectif de ma thèse a été la mise en œuvre d'un nouveau dispositif expérimental couplant la source ECR SIMPA à un nouveau type de piège électrostatique. Différentes applications sont possibles. Tout d'abord, la source ECR SIMPA produit des ions dans des états métastables avec des temps de vie de l'ordre de la dizaine de milliseconde. Notre dispositif expérimental permet de mesurer les durées de vie de transitions (M1) des états métastables de l'Ar9+,de l'Ar13+ et de l'Ar14+. Ceci nous permet de tester les théories du problème relativiste à n corps. D'autre part, le piégeage des ions multichargés permet de mesurer des sections efficaces pertinentes pour l'astrophysique (Vents solaires, Nébuleuses planétaires) et les plasmas peu denses. En effet, il est ainsi possible de mesurer les sections efficaces de capture d'électron des ions multichargés, mais aussi les sections efficaces de diffusion ion-ion, ou ion-particule neutre.

La détermination du rapport de la masse du proton à celle de l'électron via la spectroscopie rovibrationnelle de H2+ nécessite une détermination théorique et expérimentale des fréquences de transition avec une incertitude de l'ordre de 1 kHz. Les calculs de corrections radiatives et relativistes les plus précis atteignent aujourd'hui une incertitude de quelques dizaines de kHz, ce qui rend possible une expérience de spectroscopie haute résolution. Le dispositif expérimental que nous avons mis en place s'articule autour de deux axes. Le premier est le dispositif de préparation des ions et de détection de la transition vibrationnelle. Celui-ci se base sur la photodissociation sélective des ions H2+ confinés dans un piège de Paul hyperbolique. Le deuxième est une source laser accordable autour de 9.2 microns, spectralement étroite (au niveau du kHz) et stable, émettant 50 mW en régime continu. Cette source nous a permis de réaliser la spectroscopie haute résolution de l'acide formique.

Le catalyseur quatre voies est destiné à diminuer simultanément les émissions d'hydrocarbures, de monoxyde de carbone, d'oxydes d'azote et de suies par l'intermédiaire d'un seul monolithe catalytique. Plusieurs études sur ce type de catalyseur ont montré que la présence d'oxydes d'azote entraîne une diminution de la température d'oxydation des suies. Cependant, l'effet de la présence d'eau sur l'adsorption des oxydes d'azote n'est pas encore clair, surtout en présence de suies. Les travaux présentés dans ce manuscrit ont pour but de mettre en évidence l'influence de la présence d'eau et/ou de suies sur le fonctionnement de catalyseur "piège à NOx". Les résultats obtenus montrent que la présence d'eau entraîne une inhibition de la fonction oxydante du catalyseur, une diminution de la quantité de stockage des oxydes d'azote, et une inhibition de la formation des espèces adsorbées de surface. Ces phénomènes ont été attribués à la voix réactionnelle spécifique en présence d'eau associée à l'adsorption des oxydes d'azote. Les résultats obtenus sur le mélange noir de carbone et catalyseur montrent que la présence de noir de carbone induit une diminution de stockage des oxydes d'azote. De plus, cet effet se trouve plus important en contact fort. Les expériences réalisées sur l'adsorption des oxydes d'azote en présence simultanée de noir de carbone et d'eau ont montré un effet non cumulé de l'eau et du noir de carbone. Ce phénomène a été attribué à une compétition entre l'action de l'eau qui favorise la formation de nitrate de cœur à partir des nitrates faiblement liés et l'action du noir de carbone qui tend à déstabiliser les nitrates faiblement liés pour former les carbonates.