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Cette thèse présente quelques résultats dans le domaine des équations aux dérivées partielles stochastiques. Une majeure partie d'entre eux concerne l'étude de limites diffusives de modèles cinétiques perturbés par un terme aléatoire. On présente également un résultat de régularité pour une classe d'équations aux dérivées partielles stochastiques ainsi qu'un résultat d'existence et d'unicité de mesures invariantes pour une équation de Fokker-Planck stochastique. Dans un premier temps, on présente trois travaux d'approximation-diffusion dans le contexte stochastique. Le premier s'intéresse au cas d'une équation cinétique avec opérateur de relaxation linéaire dont l'équilibre des vitesses a un comportement de type puissance à l'infini. L'équation est perturbée par un processus Markovien. Cela donne lieu à une limite fluide stochastique fractionnaire. Les deux autres résultats concernent l'étude de l'équation de transfert radiatif qui est un problème cinétique non linéaire. L'équation est bruitée dans un premier temps avec un processus de Wiener cylindrique et dans un second temps par un processus Markovien. Dans les deux cas, on obtient à la limite une équation de Rosseland stochastique. Dans la suite, on présente un résultat de régularité pour les équations aux dérivées partielles quasi-linéaires de type parabolique dont la partie aléatoire est gouvernée par un processus de Wiener cylindrique. Enfin, on étudie une équation de Fokker-Planck qui présente un terme de forçage aléatoire régi par un processus de Wiener cylindrique. On prouve d'une part l'existence et l'unicité des solutions de ce problème et d'autre part l'existence et l'unicité de mesures invariantes pour la dynamique de cette équation.

Ce mémoire résume les travaux que nous avons réalisés de 1995 à 2010. Ces travaux ont eu pour thème l'étude et la discrétisation, d'une part, de modèles cinétiques de type Fokker-Planck ou de type Boltzmann semi-classiques et, d'autre part, de modèles fluides de type Euler ou de type Navier-Stokes à bas nombre de Mach. L'équation de Fokker-Planck étudiée modélise les collisions entre ions et électrons dans un plasma chaud, et concerne ici la fusion par confinement inertiel. Les équations de Boltzmann semi-classiques étudiées sont de deux types. Le premier type modélise la réaction de fusion thermonucléaire entre un ion deuterium et un ion tritium donnant une particule alpha et un neutron, et concerne également ici la fusion par confinement inertiel. Le deuxième type - connu sous le nom d'équations de Wang-Chang & Uhlenbeck - modélise ici les transitions d'énergie quantique dans les couches électroniques d'atomes d'uranium et de fer provoquées par les collisions entre ces mêmes atomes au sein du procédé SILVA de Séparation Isotopique par Laser sur Vapeur Atomique. Nous avons étudié les propriétés de base de ces deux types d'équations de Boltzmann semi-classiques, et, dans le cas des équations de Wang-Chang & Uhlenbeck, nous avons proposé un algorithme de couplage cinétique-fluide. L'étude de cet algorithme nous a incité à étudier la notion de relaxation dans un mélange binaire de gaz et de fluides non-miscibles, et à souligner les points communs de cette approche avec la théorie cinétique standard. L'étude de modèles moyennés pour des mélanges de fluides non-miscibles nous a amené à proposer et à discrétiser un modèle sans ondes acoustiques modélisant la déformation d'une interface entre deux fluides non-miscibles provoquée par de forts gradients thermiques à bas nombre de Mach. Puis, afin d'améliorer la précision des calculs tout en en maîtrisant le coût, nous avons également étudié la possibilité de résoudre sur un maillage dynamique de type AMR un modèle simplifié de déformation d'interface. Ces études à bas nombre de Mach nous ont également incités à analyser sur maillage cartésien le mauvais comportement à bas nombre de Mach des schémas de type Godunov appliqués au système d'Euler compressible. Enfin, nous avons justifié l'algorithme LBM dans le cas de l'équation de la chaleur.

Electrochemical systems, which rely on coupled phenomena of the chemical change and electricity, have been utilized for development an interface between biological systems and conventional electronics.  The development and detailed understanding of the operation mechanism of such interfaces have a great importance to many fields within life science and conventional electronics. Conducting polymer materials are extensively used as a building block in various applications due to their ability to transduce chemical signal to electrical one and vice versa. The mechanism of the coupling between the mass and charge transfer in electrochemical systems, and particularly in conductive polymer based system, is highly complex and depends on various physical and chemical properties of the materials composing the system of interest. The aims of this thesis have been to study electrochemical systems including conductive polymer based systems and provide knowledge for future development of the devices, which can operate with both chemical and electrical signals. Within the thesis, we studied the operation mechanism of ion bipolar junction transistor (IBJT), which have been previously utilized to modulate delivery of charged molecules. We analysed the different operation modes of IBJT and transition between them on the basis of detailed concentration and potential profiles provided by the model. We also performed investigation of capacitive charging in conductive PEDOT:PSS polymer electrode. We demonstrated that capacitive charging of PEDOT:PSS electrode at the cyclic voltammetry, can be understood within a modified Nernst-Planck-Poisson formalism for two phase system in terms of the coupled ion-electron diffusion and migration without invoking the assumption of any redox reactions. Further, we studied electronic structure and optical properties of a self-doped p-type conducting polymer, which can polymerize itself along the stem of the plants. We performed ab initio calculations for this system in undoped, polaron and bipolaron electronic states. Comparison with experimental data confirmed the formation of undoped or bipolaron states in polymer film depending on applied biases. Finally, we performed simulation of the reduction-oxidation reaction at microband array electrodes. We showed that faradaic current density at microband array electrodes increases due to non-linear mass transport on the microscale compared to the corresponding macroscale systems.  The studied microband array electrode was used for developing a laccase-based microband biosensor. The biosensor revealed improved analytical performance, and was utilized for in situ phenol detection.

Das vorliegende Werk stellt eine zweibändige quellengestützte Analyse und einen Vergleich der Beziehungen beider deutscher Staaten zu Israel unterhalb der Schwelle der Aufnahme diplomatischer Beziehungen während der Jahre 1949 bis 1963 dar. Dazu wurden in den Archiven Quellen aus den Beständen aller drei Staaten gesichtet. Die Rahmenbedingungen für die bundesdeutsche und ostdeutsche Israelpolitik, welche sich aus dem Kalten Krieg herleiteten, werden ebenso aufgezeigt, wie die besondere moralische Verantwortung beider deutscher Saaten gegenüber Israel sowie Israels spezifische Stellung im nahöstlichen Staatensystem. Neben den militärischen, wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Kontakten zwischen der Bundesrepublik Deutschland und Israel stehen auch die Kontakte zwischen der DDR und MAKI im Zentrum des Interesses.

Das vorliegende Werk stellt eine zweibändige quellengestützte Analyse und einen Vergleich der Beziehungen beider deutscher Staaten zu Israel unterhalb der Schwelle der Aufnahme diplomatischer Beziehungen während der Jahre 1949 bis 1963 dar. Dazu wurden in den Archiven Quellen aus den Beständen aller drei Staaten gesichtet. Die Rahmenbedingungen für die bundesdeutsche und ostdeutsche Israelpolitik, welche sich aus dem Kalten Krieg herleiteten, werden ebenso aufgezeigt, wie die besondere moralische Verantwortung beider deutscher Saaten gegenüber Israel sowie Israels spezifische Stellung im nahöstlichen Staatensystem. Neben den militärischen, wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Kontakten zwischen der Bundesrepublik Deutschland und Israel stehen auch die Kontakte zwischen der DDR und MAKI im Zentrum des Interesses.

В данной работе, основываясь на решении уравнения Фоккера-Планка-Брауна аналитически определена динамическая магнитная восприимчивость обездвиженных магнитных частиц к слабым переменным магнитным полям с учетом межчастичных диполь-дипольных взаимодействий. Полученное решение, а также известные из литературы аналитические и численные данные динамической восприимчивости систем подвижных и обездвиженных взаимодействующих магнитных частиц использовались для моделирования и анализа удельной поглощаемой мощности в зависимости от режимных параметров рассматриваемой системы. / In that work, based on the solution of the Fokker-Planck-Brown equation, the dynamic magnetic susceptibility of immobilized magnetic particles to weak alternating magnetic fields is analytically determined taking into account interparticle dipole-dipole interactions. The solution obtained, as well as the analytical and numerical data of the dynamic susceptibility of systems of moving and immobilized interacting magnetic particles known from the literature, were used to model and analyze the specific loss power depending on the regime parameters of the system under consideration.

Dans cette thèse, tout d’abord, nous faisons l’Analyse Mathématique du modèle exact du chauffage radiatif d’un corps semi-transparent $\Omega$ par une source radiative noire qui l’entoure. Il s’agit donc d’étudier le couplage d’un système d’Equations de Transfert Radiatif avec condition au bord de réflectivité indépendantes avec une équation de conduction de la chaleur non linéaire avec condition limite non linéaire de type Robin. Nous prouvons l’existence et l’unicité de la solution et nous démontrons des bornes uniformes sur la solution et les intensités radiatives dans chaque bande de longueurs d’ondes pour laquelle le corps est semi-transparent, en fonction de bornes sur les données, Deuxièmement, nous considérons le problème du contrôle optimal de la température absolue à l’intérieur du corps semi-transparent $\Omega$ en agissant sur la température absolue de la source radiative noire qui l’entoure. À cet égard, nous introduisons la fonctionnelle coût appropriée et l’ensemble des contrôles admissibles $T_{S}$, pour lesquels nous prouvons l’existence de contrôles optimaux. En introduisant l’espace des états et l’équation d’état, une condition nécessaire de premier ordre pour qu’un contrôle $T_{S}$ : t ! $T_{S}$ (t) soit optimal, est alors dérivée sous la forme d’une inéquation variationnelle en utilisant le théorème des fonctions implicites et le problème adjoint. Ensuite, nous considérons le problème de l’existence et de l’unicité d’une solution faible des équations de la thermoviscoélasticité dans une formulation mixte de type Hellinger- Reissner, la nouveauté par rapport au travail de M.E. Rognes et R. Winther (M3AS, 2010) étant ici l’apparition de la viscosité dans certains coefficients de l’équation constitutive, viscosité qui dépend dans ce contexte de la température absolue T(x, t) et donc en particulier du temps t. Enfin, nous considérons dans ce cadre le problème du contrôle optimal de la déformation du corps semi-transparent $\Omega$, en agissant sur la température absolue de la source radiative noire qui l’entoure. Nous prouvons l’existence d’un contrôle optimal et nous calculons la dérivée Fréchet de la fonctionnelle coût réduite. / This thesis begins with a rigorous mathematical analysis of the radiative heating of a semi-transparent body made of glass, by a black radiative source surrounding it. This requires the study of the coupling between quasi-steady radiative transfer boundary value problems with nonhomogeneous reflectivity boundary conditions (one for each wavelength band in the semi-transparent electromagnetic spectrum of the glass) and a nonlinear heat conduction evolution equation with a nonlinear Robin boundary condition which takes into account those wavelengths for which the glass behaves like an opaque body. We prove existence and uniqueness of the solution, and give also uniform bounds on the solution i.e. on the absolute temperature distribution inside the body and on the radiative intensities. Now, we consider the temperature $T_{S}$ of the black radiative source S surrounding the semi-transparent body $\Omega$ as the control variable. We adjust the absolute temperature distribution (x, t) 7! T(x, t) inside the semi-transparent body near a desired temperature distribution Td(·, ·) during the time interval of radiative heating ]0, tf [ by acting on $T_{S}$. In this respect, we introduce the appropriate cost functional and the set of admissible controls $T_{S}$, for which we prove the existence of optimal controls. Introducing the State Space and the State Equation, a first order necessary condition for a control $T_{S}$ : t 7! $T_{S}$ (t) to be optimal is then derived in the form of a Variational Inequality by using the Implicit Function Theorem and the adjoint problem. We come now to the goal problem which is the deformation of the semi-transparent body $\Omega$ by heating it with a black radiative source surrounding it. We introduce a weak mixed formulation of this thermoviscoelasticity problem and study the existence and uniqueness of its solution, the novelty here with respect to the work of M.E. Rognes et R. Winther (M3AS, 2010) being the apparition of the viscosity in some of the coefficients of the constitutive equation, viscosity which depends on the absolute temperature T(x, t) and thus in particular on the time t. Finally, we state in this setting the related optimal control problem of the deformation of the semi-transparent body $\Omega$, by acting on the absolute temperature of the black radiative source surrounding it. We prove the existence of an optimal control and we compute the Fréchet derivative of the associated reduced cost functional.

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This thesis presents work around 3 themes: dark energy, gravitational waves and Bayesian inference. Both dark energy and gravitational wave physics are not yet well constrained. They present interesting challenges for Bayesian inference, which attempts to quantify our knowledge of the universe given our astrophysical data. A dark energy equation of state reconstruction analysis finds that the data favours the vacuum dark energy equation of state $w {=} -1$ model. Deviations from vacuum dark energy are shown to favour the super-negative ‘phantom’ dark energy regime of $w {< } -1$, but at low statistical significance. The constraining power of various datasets is quantified, finding that data constraints peak around redshift $z = 0.2$ due to baryonic acoustic oscillation and supernovae data constraints, whilst cosmic microwave background radiation and Lyman-$\alpha$ forest constraints are less significant. Specific models with a conformal time symmetry in the Friedmann equation and with an additional dark energy component are tested and shown to be competitive to the vacuum dark energy model by Bayesian model selection analysis: that they are not ruled out is believed to be largely due to poor data quality for deciding between existing models. Recent detections of gravitational waves by the LIGO collaboration enable the first gravitational wave tests of general relativity. An existing test in the literature is used and sped up significantly by a novel method developed in this thesis. The test computes posterior odds ratios, and the new method is shown to compute these accurately and efficiently. Compared to computing evidences, the method presented provides an approximate 100 times reduction in the number of likelihood calculations required to compute evidences at a given accuracy. Further testing may identify a significant advance in Bayesian model selection using nested sampling, as the method is completely general and straightforward to implement. We note that efficiency gains are not guaranteed and may be problem specific: further research is needed.