Les techniques de refroidissement d'atomes par laser ont permis d'atteindre des températures suffisamment basses pour que des effets liés à la statistique quantique deviennent observables. Toutefois, compte tenu des faibles densités mises en jeu dans ces expériences, de tels effets ne sont significatifs que lorsque la vitesse moyenne des atomes est inférieure à la vitesse de recul d'un seul photon. La première partie de cette thèse présente la mise en oeuvre expérimentale à une dimension d'une méthode de refroidissement laser permettant de franchir la limite du recul, le refroidissement Raman. Pour rendre possible la généralisation cette méthode à trois dimensions et au cas d'atomes confinés, un nouveau type de piège, le piège opto-électrique, a été mis au point. Dans la deuxième partie, la détection des effets quantiques collectifs par une méthode optique (mesures de l'indice de réfraction et de la section efficace de diffusion) est étudiée théoriquement dans le cas d'un nuage atomique homogène et de faible densité. Sous cette hypothèse, les effets statistiques induisent une perturbation du signal faible, quoique détectable.

Ce mémoire présente de nouvelles approches expérimentales et théoriques du refroidissement laser sub-recul par résonances noires. L'énergie de recul est l'énergie cinétique communiquée à un atome initialement immobile par l'absorption ou l'émission d'un seul photon. C'est une échelle importante dans le refroidissement d'atomes par laser, franchie pour la première fois en 1988, sur un jet d'hélium métastable, grâce à la méthode des résonances noires sélectives en vitesse. Ce travail porte sur les développements de cette méthode, d'une part dans le régime des temps longs, d'autre part à plusieurs dimensions. Le nouveau schéma expérimental repose sur la réalisation d'un piège laser d'atomes d'hélium métastables ultrafroids, à partir duquel on lâche en chute libre le nuage d'atomes piégés, dont les vitesses autorisent des temps d'interaction accrus par deux ordres de grandeur. Les champs magnétiques ont été compensés à un milligauss près par des expériences d'effet Hanle mécanique. Les premières expériences effectuées avec le nouveau dispositif ont permis d'atteindre un quarantième de l'énergie de recul (100 nanokelvins) à une dimension. La limite du recul à deux dimensions a pu être franchie pour la première fois (un vingtième de l'énergie du recul, soit 200 nanokelvins) Sur le plan théorique, on a développé un nouveau type de simulations Monte-Carlo quantiques beaucoup plus efficaces que la résolution des équations de Bloch optiques On a pu explorer ainsi le régime des temps longs. Ces simulations ont suggéré une approche statistique complètement nouvelle du problème, basée sur les statistiques de Lévy récemment introduites pour étudier la diffusion anormale. Cette approche a permis de confirmer une conjecture prédisant une décroissance de la température atteinte comme l'inverse du temps d'interaction. Elle fournit également des résultats analytiques nouveaux, par exemple sur la proportion d'atomes refroidis ou sur le rôle de la dimensionnalité.

Les bolomètres sont des détecteurs fonctionnant à très basse température et mesurant l'énergie déposée par les effets thermiques induits. Toutes les excitations dans un solide finissant sous forme de chaleur (phonons), les bolomètres sont des détecteurs universels capables de mesurer l'énergie de rayonnements ionisants ou non.<br> La résolution ultime d'un bolomètre, du point de vue de la thermodynamique, décroît sans limites avec la température, cependant, dans le cas d'événements impliquant des reculs de noyaux dans un absorbeur solide, des mécanismes de piégeage de l'énergie peuvent limiter la résolution à des valeurs bien plus élevées. Nous avons analysé ces phénomènes dans la perspective d'appréhender la limite en résolution pour la détection d'ions éventuellement sur faisceau et dans la recherche de WIMPs, hypothétiques composants de la Matière Noire non baryonique.<br> Nous avons élaboré et caractérisé des bolomètres de masses et de géométries diverses, tous équipés de senseurs thermométriques en couches minces de NbxSi1-x. Les propriétés de ces couches en tant qu'isolant d'Anderson, ainsi que leur sensibilité aux phonons hors d'équilibre ont été étudiées. Nous avons ainsi comparé et interprété les résolutions expérimentales obtenues en régime thermique et athermique. La meilleure résolution que nous avons obtenue est de 0.34%, soit 18 keV sur des particules alpha de 5.5 MeV. Ce résultat est au dessus de nos estimations théoriques, nos bolomètres ont donc une importante marge de progression possible.

Dans cette thèse sont présentés les résultats de l'expérience E99-007, qui a mesuré le rapport des facteurs de forme électrique et magnétique du proton, jusqu'au quadri-moment de transfert Q2 = 5.6 GeV2, par polarisation de recul. Les données ont été prises en 2000 au Thomas Jefferson National Accelerator Facility en Virginie, Etats-Unis. Un faisceau d'électrons polarisés de 4.6 GeV a été diffusé sur une cible d'hydrogène liquide. La polarisation du proton de recul était mesurée dans le Polarimètre du Plan Focal, situé à l'extrémité de l'un des deux Spectromètres à Haute Résolution du Hall A. Le rapport des composantes transverse et longitudinale de la polarisation du proton de recul est proportionnel au rapport des facteurs de forme. Les événements élastiques étaient identifiés en détectant l'électron diffusé dans un calorimètre en verre au plomb de grande acceptance. Le résultat principal de cette expérience est la décroissance linéaire du rapport des facteurs de forme quand Q2 augmente, correspondant à des distributions spatiales différentes de la charge électrique et de la magnétisation. De nombreux calculs théoriques montrent que des effets relativistes, comme le mélange des états de spin dûs à des transformations de Lorentz, doivent être pris en compte pour expliquer les résultats observés dans cette région cinématique critique.

Les reliefs résultent d'une interaction entre de nombreux processus qui mettent en jeu des couplages complexes : climat, tectonique, érosion, impact anthropique, etc. Dans les paysages dominés par l'érosion fluviatile, la morphologie du relief est étroitement liée à la structure du réseau hydrographique. Ce dernier joue un rôle important dans les couplages entre les processus de surface (processus fluviaux et processus de versants). De nombreuses évidences de captures entre rivières provoquant des réorganisations du réseau hydrographique suggèrent que le réseau de drainage évolue, et il est loin d'être fixe comme le suggèrent certains modèles numériques d'évolution du paysage. Néanmoins, les travaux s'intéressant aux causes et aux mécanismes de ces réorganisations sont peu nombreux, et essentiellement qualitatifs. L'objectif de cette thèse a été de quantifier et de modéliser la réorganisation des réseaux hydrographiques par mécanisme de capture par rivières pirates dans le cadre d'un enfoncement relatif entre deux bassins, où l'avancement (par érosion régressive) de la tête de vallée de la rivière pirate provoque le détournement d'une rivière qui coule à proximité. Le comportement des Modèles numériques d'Evolution des Paysages (MEP) et plus particulièrement l'influence des paramètres de contrôle, ont été étudiés. L'expérimentation a été réalisée avec le logiciel GOLEM qui a été adapté aux besoins. L'étude s'est principalement portée sur le cas de l'évolution du réseau hydrographique de la partie française de la Meuse, qui a connue de nombreuses captures par le passé (capture de la Haute-Moselle par la Meurthe, capture de l'Aire par l'Aisne) et dont les caractéristiques actuelles sont favorables à de nouvelles captures (le lit de la Meuse se trouve perché à plus de 50m au dessus des vallées qui l'entourent (le lit de la Meuse se trouve perché à plus de 50m au dessus des vallées qui l'entourent : la Marne à l'ouest et la Moselle à l'est).

Cette thèse porte sur la quantification de deux aléas que sont le recul des falaises crayeuses en Haute-Normandie et les inondations par la mer en Manche centrale et orientale. Ces phénomènes générateurs de dommages, interdépendants, ont un fonctionnement méconnu qui se manifeste par des événements d'intensité et de fréquence variées. La démarche quantitative adoptée s'appuie sur une approche systémique et par emboîtement d'échelles spatiales et temporelles. Ce travail intègre le rapport fréquence/intensité des événements, et par conséquent, l'efficacité des facteurs et des processus responsables de leur déclenchement. Ce travail vise à : 1) calculer les vitesses et les rythmes de recul des falaises ; 2) déterminer les facteurs responsables du déclenchement des mouvements gravitaires ; 3) quantifier la production de débris et les taux d'ablation du front de falaise ; 4) évaluer les évolutions en fréquence et en intensité des submersions marines ; 5) déterminer l'origine de ces évolutions ; 6) réfléchir sur les méthodes de cartographie de l'aléa " inondation par la mer " et " recul des falaises ".

Les reliefs résultent d'une interaction entre de nombreux processus qui mettent en jeu des couplages complexes : climat, tectonique, érosion, impact anthropique, etc. Dans les paysages dominés par l'érosion fluviatile, la morphologie du relief est étroitement liée à la structure du réseau hydrographique. Ce dernier joue un rôle important dans les couplages entre les processus de surface (processus fluviaux et processus de versants). De nombreuses évidences de captures entre rivières provoquant des réorganisations du réseau hydrographique suggèrent que le réseau de drainage évolue, et il est loin d'être fixe comme le suggèrent certains modèles numériques d'évolution du paysage. Néanmoins, les travaux s'intéressant aux causes et aux mécanismes de ces réorganisations sont peu nombreux, et essentiellement qualitatifs. L'objectif de cette thèse a été de quantifier et de modéliser la réorganisation des réseaux hydrographiques par mécanisme de capture par rivières pirates dans le cadre d'un enfoncement relatif entre deux bassins, où l'avancement (par érosion régressive) de la tête de vallée de la rivière pirate provoque le détournement d'une rivière qui coule à proximité. Le comportement des Modèles numériques d'Evolution des Paysages (MEP) et plus particulièrement l'influence des paramètres de contrôle, ont été étudiés. L'expérimentation a été réalisée avec le logiciel GOLEM qui a été adapté aux besoins. L'étude s'est principalement portée sur le cas de l'évolution du réseau hydrographique de la partie française de la Meuse, qui a connue de nombreuses captures par le passé (capture de la Haute-Moselle par la Meurthe, capture de l'Aire par l'Aisne) et dont les caractéristiques actuelles sont favorables à de nouvelles captures (le lit de la Meuse se trouve perché à plus de 50m au dessus des vallées qui l'entourent (le lit de la Meuse se trouve perché à plus de 50m au dessus des vallées qui l'entourent : la Marne à l'ouest et la Moselle à l'est). / Landforms result from interaction between several processes, involving complex coupling: climate, tectonics, erosion, human impact, etc. In landscapes dominated by fluvial erosion, terrain morphology is closely related to the hydrographic network system. Because the latter plays an important role in the surface processes coupling (fluvial processes and hillslope processes). Many evidences of stream piracies causing reorganization of hydrographic network suggest that the drainage system is changing, and it is far from being fixe as propose some numerical landscape evolution models. Nevertheless, works focusing on causes and mechanisms of these reorganizations are very few and they are largely qualitative. The aim of this thesis is to quantify and describe the reorganization of hydrographic networks provoked by headward piracy mechanism in the case of relative lowering between two basins, where the riverhead progress by headward erosion causing the diversion of a river flowing nearby. The problem is tackled with a numerical modeling approach. We emphasis on the evolution of the hydrographic networks of the French part of the Meuse basin, where several piracies were recorded in the past (the piracy of the Upper-Moselle by the Meurthe and the piracy of the Aire by the Aisne), and which current characteristics are favorable to new piracies (the Meuse river bed is perched at more than 50m comparing to its surrounding valleys (the Meuse river bed is perched at more than 50m comparing to its surrounding valleys: Marne at the west and the Moselle at the east).

Dans le but d’observer l’influence du nombre de plans atomiques sur les propriétés op- tiques de couches ultra-minces de pérovskite d’halogénure de plomb méthylammonium, des échantillons ont été fabriqués suivant trois méthodes de synthèse, une par synthèse liquide en deux étapes et deux par évaporation. La qualité des échantillons synthétisés selon la méthode liquide a été vérifiée par des mesures de spectroscopie rayon X à angle rasant. Nous avons observé que les temps de trempage utilisés n’étaient pas assez longs afin de convertir tout le PbI 2 . Aucun autre échantillon n’a cependant été synthétisé selon cette mé- thode puisque leur épaisseur était trop grande pour ce qui était recherché. Les échantillons synthétisés par évaporation ont été vérifiés par rétrodiffusion Rutherford. Afin de vérifier les propriétés optiques de ces échantillons, des mesures de photoluminescence ont été ef- fectuées. Aucune émission pouvant être attribuée aux pérovskites n’a été trouvée. Suivant l’hypothèse que cela était dû à la dégradation des couches par l’humidité, des mesures de RBS utilisant la résonance de l’oxygène ont été effectuées afin de voir s’il y avait une aug- mentation dans la quantité d’oxygène comparativement à un substrat de silicium vierge. Nous avons trouvé (11±2)×10 15 atomes/cm 2 d’oxygène dans le substrat vierge par rapport à (7±2)×10 15 atomes/cm 2 d’oxygène pour l’échantillon. Il y a donc 36% moins d’oxygène dans l’échantillon, alors que la quantité de silicium dans le pic d’oxyde était similaire dans les deux mesures, suggérant la même épaisseur d’oxyde initiale. Il semble donc qu’une des étapes de synthèse enlève de l’oxygène et qu’il y a globalement une diminution dans la quantité d’oxy- gène. Comme cela ne concorde avec aucune des deux situations envisagées, dégradation ou non, il n’était pas possible de déterminer par ces mesures si l’absence de signal de photo- luminescence était due à l’humidité. Des mesures RBS/ERD ont donc été effectuées afin de mesurer s’il y avait insertion de l’autre composant de l’humidité, soit l’hydrogène. Nous avons trouvé que la quantité d’hydrogène présente était 3.6 fois plus élevée que ce qui de- vrait être le cas à partir de la quantité des précurseurs évaporés. Une si grande différence ne peut être expliquée par la dégradation par l’humidité, il y a forcément d’autres mécanismes qui provoquent une augmentation de la quantité d’hydrogène. Il s’avère donc que la chimie entourant la synthèse et la dégradation des échantillons est plus complexe qu’initialement considérée. / In order to observe the influence of the number of atomic layers on the optical properties of ultrathin layers of methylammonium lead iodide perovskite, samples were synthesized using three different methods, one by a two-step liquid synthesis and two by evaporation. The quality of the samples synthesized by the liquid method was verified by grazing incidence X-ray diffraction spectroscopy measurements. We observed that the soaking times used were not long enough to convert all the PbI2. No other sample was synthesized by this method since the thickness of these was too great for our goal. The samples synthesized by evaporation were checked by Rutherford backscattering spectrometry. In order to verify the optical properties of these samples, photoluminescence measurements were made. No emission that can be attributed to perovskites has been found. Under the assumption that this was due to moisture degradation of the perovskite layers, RBS measurements using oxygen resonance were performed to see if there was an increase in the amount of oxygen compared to a virgin silicon substrate. We found (11±2)×1015atoms/cm2 of oxygen for the substrate versus (7±2)×1015atoms/cm2 of oxygen for the sample. There is 36% less oxygen in the sample, whereas the quantity of silicon in the surface is similar in both measurements, suggesting the same initial oxide thickness. It seems that one of the synthesis steps removes oxygen and that there is globally a decrease in the amount of oxygen. Since this does not concord with either of the two situations considered, degradation or not, it was not possible to determine just from these measurement if the lack of photoluminescence signal was due to moisture. RBS / ERD measurements were then taken to measure whether there was an increase in the other component of moisture, hydrogen. We found that the amount of hydrogen present was 3.6 time higher then predicted by the amount of evaporated precursors. Such a large difference can not be explained solely by moisture degradation, there are inevitably other mechanisms that cause an increase in the amount of hydrogen. It turns out that the chemistry surrounding the synthesis and the degradation of the samples is more complex than initially considered.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La plupart des côtes de la Terre reculent et 80% sont rocheuses. La prévision du recul des falaises littorales est primordiale afin d’anticiper les risques futurs pour les aménagements littoraux. Cependant, la compréhension de ce recul est difficile car de nombreux paramètres le contrôlent. Des expériences en canal à houle de petite échelle ont été effectuées où nous avons mis en place un massif de sable humide soumis à l’attaque des vagues par sapement. Le but est de comprendre comment l’effet des vagues contrôle l’érosion des falaises. La technique de mesure par ombroscopie a été employée et nous a permis de détecter la surface du sable et la surface libre en fonction du temps. Nous avons ainsi analysé l’influence du forçage des vagues (F, ξ) (où F est le flux d’énergie des vagues incidentes au large et ξ est le paramètre de similitude de “surf”) sur la vitesse de recul de la falaise et sur la profondeur des évènements d’effondrement. La vitesse de recul de la falaise augmente linéairement avec le flux d’énergie F. Les débris de falaise érodés changent la morphologie du fond, les types de morphologie du fond dépendent fortement du paramètre de similitude de “surf” au déferlement, ou encore du paramètre de Dean Ω. Des profils du fond instationnaires présentant une oscillation auto-entretenue de la barre sédimentaire ont été observés. Nous avons de plus étudié l’effet de la granulométrie du sable utilisé : pour un sable plus fin, la falaise est plus cohésive et s’effondre au cours d’évènements de plus grande ampleur. Etonnamment, le recul de la falaise est plus important pour du sable fin. Ceci est probablement dû à une modification de la morphologie du fond conduisant à une dissipation de l’énergie des vagues moins importante. Le volume de sable injecté dans le système a finalement été quantifié, la barre sédimentaire a d’abord été prélevée périodiquement et il a été observé que la vitesse de recul de la falaise vr est constante. Puis, la hauteur de falaise a été modifiée, le recul des falaises est plus important pour des petites falaises. Il semblerait que l’instationnarité d’un profil du fond se déclenche à partir d’un volume seuil de sable érodé. / Most of the Earth coasts recedes and 80 % are rocky. Prediction of sea-cliff recession is essential to anticipate future risks for coastal development. However, it is difficult to understand this recession because many parameters control it. In addition, both the space and time scales are too big for the different mechanisms of cliff erosion to be fully analysed. Experiments in a small-scale wave flume were conducted in which a massif made of wet sand is submitted to wave attack. The aim is to understand how cliff erosion is wave-controlled. The technique of shadow graph measurements was used to detect the time evolution of sand and water surfaces. We have analyzed the influence of wave forcing (F, ξ) (where F is the incident offshore wave energy flux and ξ is the surf similarity parameter) on the cliff recession rate and on collapse event size. The cliff recession rate increases linearly with the wave energy flux F. The eroded cliff materials change the bottom morphology ; the types of bottom morphology strongly depend on the surf similarity parameter at the breaker point, or the Dean parameter Ω. Bottom profiles characterized by unsteady self-sustained sandbar oscillation were observed. In addition, we studied how sand granulometry change the system evolution. Finer the sand is, more cohesive is the cliff and bigger are cliff collapses. Contrary to what was expected, cliff recession is more important for a finer sand : this could be due to a more dissipative bottom morphology built by fine sands. The sand volume within the system changes following cliff collapses and a sandbar removal during particular experiments. The cliff recession rate is constant when the sandbar is removed and decreases with cliff height. It seems that the unsteadiness of the bottom profile is activated when the volume of eroded sand exceeds a threshold value.