Les études de différentes propriétés des paires top-antitop dans l'état final dileptonique sont présentées dans cette thèse. Deux analyses ont été réalisées dans des expériences différentes : l'une à D0 auprès du Tevatron, l'autre dans ATLAS auprès du LHC. Les deux collisionneurs étant différents, les mesures qui y sont réalisées sont complémentaires pour les études des propriétés du top. La première analyse, réalisée dans l'expérience D0, a consisté à faire une mesure simultanée de la section efficace de production des paires top-antitop et du rapport d'embranchement t -> Wb Cette mesure a été réalisée dans le canal dileptonique avec un lot de données correspondant à une luminosité de 5,4 fb⁻¹. Elle a ensuite été combinée avec la mesure réalisée dans le canal semileptonique pour obtenir une précision de 8% sur la section efficace, comparable à la précision des calculs théoriques. La deuxième analyse présentée, réalisée dans l'expérience ATLAS , a consisté à mesurer l'asymétrie de charge du quark top dans le canal dileptonique avec le lot de données enregistré par ATLAS en 2011, soit 4,7 fb⁻¹. Les résultats ont ensuite été combinés avec le résultat du canal semileptonique obtenu avec 1 fb⁻¹. On mesure : A^C(ttbar) = 0,029 +- 0,018 (stat.) +- 0,014 (syst.), ce qui est compatible avec la prédiction du modèle standard de 0,004 +- 0,001.

La recherche en physique des particules recouvre des activités diverses depuis la conception des expériences, la mise en route et le suivi des détecteurs, le traitement des données et leur analyse, jusqu'à la communication des résultats aux scientifiques et au grand public. Le document illustre différentes facettes de cette recherche via: la description de la grille de calcul et de stockage qui permet le traitement des données enregistrées par les expériences du LHC et en particulier par l'expérience ATLAS; une mesure de la section efficace top-antitop avec l'expérience D0 auprès du Tevatron; la description de quelques actions de diffusion des connaissances auprès du grand public.

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

L'analyse par microsonde électronique (EPMA) permet de quantifier, avec une grande précision, les concentrations élémentaires d'échantillons de compositions inconnues. Elle permet, par exemple, de quantifier les actinides présents dans les combustibles nucléaires neufs ou irradiés, d'aider à la gestion des déchets nucléaires ou encore de dater certaines roches. Malheureusement, ces analyses quantitatives ne sont pas toujours réalisables dû à l'indisponibilité des étalons de référence pour certains actinides. Afin de pallier cette difficulté, une méthode d'analyse dite « sans standard » peut-être employée au moyen d'étalons virtuels. Ces derniers sont obtenus à partir de formules empiriques ou à partir de calculs basés sur des modèles théoriques. Toutefois, ces calculs requièrent la connaissance de paramètres physiques généralement mal connus, comme c'est le cas pour les sections efficaces de production de rayons X. La connaissance précise de ces sections efficaces est requise dans de nombreuses applications telles que dans les codes de transport de particules et dans les simulations Monte-Carlo. Ces codes de calculs sont très utilisés en médecine et particulièrement en imagerie médicale et dans les traitements par faisceau d'électrons. Dans le domaine de l'astronomie, ces données sont utilisées pour effectuer des simulations servant à prédire les compositions des étoiles et des nuages galactiques ainsi que la formation des systèmes planétaires.Au cours de ce travail, les sections efficaces de production des raies L et M du plomb, du thorium et de l'uranium ont été mesurées par impact d'électrons sur des cibles minces autosupportées d'épaisseur variant de 0,2 à 8 nm. Les résultats expérimentaux ont été comparés avec les prédictions théoriques de sections efficaces d'ionisation calculées grâce à l'approximation de Born en ondes distordues (DWBA) et avec les prédictions de formules analytiques utilisées dans les applications pratiques. Les sections efficaces d'ionisation ont été converties en sections efficaces de productions de rayons X grâce aux paramètres de relaxation atomique extraits de la littérature. Les résultats théoriques du modèle DWBA sont en excellents accords avec les résultats expérimentaux. Ceci permet de confirmer les prédictions de ce modèle et de valider son utilisation pour le calcul de standards virtuels.Les prédictions de ce modèle ont été intégrées dans le code Monte-Carlo PENELOPE afin de calculer l'intensité de rayons X produite par des standards pur d'actinides. Les calculs ont été réalisés pour les éléments dont le numéro atomique est 89 ≤ Z ≤ 99 et pour des tensions d'accélération variant du seuil d'ionisation jusque 40 kV, par pas de 0,5 kV. Pour une utilisation pratique, les intensités calculées pour les raies L et M les plus intenses ont été regroupées dans une base de données.Les prédictions des standards virtuels ainsi obtenus ont été comparées avec des mesures effectuées sur des échantillons de composition connue (U, UO2, ThO2, ThF4, PuO2…) et avec les données acquises lors de précédentes campagnes de mesures. Le dosage des actinides à l'aide de ces standards virtuels a montré un bon accord avec les résultats attendus. Ceci confirme la fiabilité des standards virtuels développés et démontre que la quantification des actinides par microsonde électronique est réalisable sans standards d'actinides et avec un bon niveau de confiance. / Electron probe microanalysis (EPMA) is used to quantify with a high accuracy the amount of different elements present on a sample of unknown composition. EPMA is largely used to quantify the amount of actinides present in fresh and irradiated fuels, to manage waste disposal and to date rocks. However, quantitative EPMA is not always possible to achieve for these materials due to the lack of suitable reference standards for the radionuclides. To overcome this difficulty, standardless methods of analysis are employed with mean of virtual calculated standards. These calculated standards are generally obtained from empirical formulae based on experimental extrapolations or from theoretical calculations that require physical parameters which are poorly known as it is the case for the X-ray production cross section.The accurate knowledge of these cross sections is required in many applications such as in particle transport code and in Monte Carlo simulations. The computer simulations are widely used in the medical field and particularly in medical imaging and in electron beam therapy. In the field of astronomy, these data are used to perform simulations that predict the compositions of stars and galactic clouds, and the formation of planetary systems.In the present work, L- and M-shell absolute x-ray production cross sections were determined experimentally for elements lead, thorium and uranium by electron impact using ultrathin self-supporting targets with thickness varying from 0.2 to 8 nm. The measured cross sections have been compared, with the distorted-wave Born approximation (DWBA) calculated by Bote et al. and with the predictions of analytical formulae widely used in practical applications. For the conversion of inner-shell ionization cross sections into x-ray production cross sections, atomic relaxation parameters were extracted from the literature. The predictions of the DWBA calculations are in excellent agreement with our measured x-ray production cross sections. This confirms the predictive results of this model and its usefulness for the calculation of virtual standards.The DWBA calculations were used into the Monte Carlo simulation code PENELOPE to calculate the X-ray intensity produced by pure actinide standards. The X-ray intensities were calculated for elements with atomic number 89 ≤ Z ≤ 99 and for accelerating voltage ranging from the ionization threshold up to 40 kV with a step of 0.5 kV. For a practical use, the calculated intensities for the most intense L and M lines were stored in a database.The predictions of our calculated standards have been compared with the x-ray intensity of known composition actinide samples (such as U, UO2, ThO2, ThF4, PuO2…) and with the data acquired during previous measurement projects. Actinide quantifications performed by virtual standards were found to be in fair agreement with the expected results. This confirms the reliability of the developed virtual standards and demonstrates that actinide quantification by EPMA can now be possible to perform without material actinide standards and with a good level of accuracy.

Le modèle standard de la physique des particules décrit la matière constituée de particules élémentaires qui interagissent via les interactions fortes et électrofaibles. Le quark top est le quark le plus lourd décrit par ce modèle et a été découvert en 1995 par les collaborations CDF et D0 dans les collisions proton-antiproton du Tevatron. Cette thèse est consacrée à la mesure de la section efficace de production de paire de quarks top par interaction forte, dans un état final contenant un lepton, un tau hadronique, deux jets de b et de l'énergie transverse manquante. Cette analyse utilise les données collectées au début du Run IIb entre juillet 2006 et aout 2007, soit une luminosité de 1,2 fb-1 qui sont combinées avec les données du Run IIa pour atteindre une luminosité de 2,2 fb-1. Une partie du travail de thèse décrit ici est consacrée au système de déclenchement du détecteur D0, qui constitue la première étape de toutes les analyses, et en particulier à l'identification des leptons taus au niveau 3 du système de déclenchement et aux déclenchements « jets+met » basés sur la présence de jets et d'énergie transverse manquante. La problématique de la résolution en énergie des jets est également abordée, sous l'angle de<br />l'intercalibration en eta du calorimètre hadronique et avec l'utilisation du détecteur de pied de gerbe central (CPS) dans la définition de l'énergie des jets. La section efficace de production de paires de quark top obtenue est :<br />sigma=7,32+1,34-1,24(stat)+1,20-1,06(syst)±0,45(lumi) pb<br />Cette mesure est en accord avec les prédictions du modèle standard et permet de contraindre la présence de nouvelle physique, telle que l'existence d'un boson de Higgs chargé plus léger que le quark top. Une limite d'exclusion a ainsi été obtenue dans le plan (tan beta, mH±) et est présentée dans la dernière partie de ce manuscrit.

Le quark top a été découvert en 1995 par les collaborations CDF et D0 dans les collisions proton-antiproton du Tevatron. Aujourd'hui, la quantité de données collectées par chaque expérience est devenue suffisante pour étudier avec precision ce quark très massif. Cette thèse est consacrée à la mesure de la section efficace de production de paires de quarks top par interaction forte, dans un état final contenant deux électrons, deux jets de particules et de l'énergie transverse manquante. Elle utilise un échantillon de données de 1 fb-1 enregistré par l'expérience D0 entre 2002 et 2006.<br />La reconstruction et l'identification des électrons et des jets sont primordiales pour cette analyse, et ont été étudiées dans une topologie où un boson Z est produit en association avec un ou plusieurs jets. Le processus Z+jets constitue en effet le bruit de fond physique dominant pour la production top-antitop dans l'état final diélectron.<br />Le principal enjeu de la mesure de section efficace est la vérification des prédictions du Modèle Standard. Dans ce manuscrit, ce résultat est également interprété pour extraire de façon indirecte la masse du quark top. Par ailleurs, la mesure de la section efficace est sensible à une éventuelle manifestation de nouvelle physique telle que l'existence d'un boson de Higgs chargé. La sélection établie pour mesurer la section efficace de production top-antitop a été mise à profit pour rechercher un boson H+ plus léger que le quark top, ce dernier pouvant ainsi se désintégrer en un boson W+ ou H+ et un quark b. Dans le modèle étudié, le boson H+ se désintègre exclusivement en un lepton tau et un neutrino.

Le quark top (t) découvert en 1995, pourrait être le sujet de la manifestation de nouvelles interactions et sa production en paires ttbar est un bruit de fond pour la recherche de processus rares.<br />Le Tevatron, collisionneur proton/anti-proton avec une énergie dans le centre de masse de 1.96 TeV, produit des paires top/anti-top avec une section efficace théorique de 7 pb.<br />La section efficace de production ttbar est mesurée dans le canal "électron+jets" en utilisant une luminosité intégrée de 360 pb-1 prise avec le détecteur D0. Dans un lot enrichi en désintégrations électronique de bosons W, le nombre d'évènments de signal est estimé grâce à des critères topologiques. La mesure est 9.0 +/- 2.0 +/- 1.7 +/- 0.- pb.<br />La calibration des gains et des non-linéarités de l'électronique du calorimètre, essentiel à cette mesure, est effectuée. L'algorithme T42 est présenté, il permet une suppression du bruit électronique du calorimètre en conservant les signaux de plus de 4sigma et leurs voisins directs de plus de 2.5sigma.

La présente thèse porte sur le calcul des flux d'antimatière d'origine galactique, sous forme d'antiprotons, d'antideuterons, d'antihélium 3 et d'antihélium 4, attendus au niveau de la Terre et produits par interaction du rayonnement cosmique (RC) avec la matière du milieu interstellaire. Cette antimatière qualifiée de secondaire, constitue un bruit de fond pour la recherche d'antimatière d'origine primordiale (issue d'antigalaxies) dans le RC ainsi que pour la recherche d'antimatière produite par des sources exotiques: matière noire (par annihilation de particules massives comme le neutralino) et trous noirs primordiaux (par évaporation). Une évaluation aussi précise que possible de ce bruit de fond s'avère nécessaire au vu de la mise en œuvre dans les années à venir de spectromètres spatiaux (AMS) conçus pour traquer l'antimatière dans le RC Notre nouvelle estimation du flux d'antiproton est en accord avec les précédents calculs même si des différences existent, provenant en particulier de l'utilisation de sections efficaces de production d'antiprotons distinctes. Le flux d'antideuterons obtenu s'avère plus important que les précédentes estimations. De plus, la prise en compte de processus jusque là ignorés, conduit à un flux non négligeable à basse énergie où le flux d'antideuterons issus de sources exotiques est maximum. La quantité d'antideuterons ainsi produite par la galaxie est suffisante pour espérer détecter prochainement des antideuterons dans le RC. Par contre, la quantité d'antihélium 3 et d'antihélium 4 produite n'est pas significative, c'est pourquoi un antihélium 4 détecté ne sera très probablement pas d'origine secondaire.

Nous présentons des mesures de section efficace de réaction, obtenues par la technique directe pour des dizaines de noyaux riches en neutrons (N

LE 8B PRODUIT DANS LE COEUR DU SOLEIL A TRAVERS LA REACTION 7BE(P,) 8B EST LA SOURCE MAJEURE SINON UNIQUE DES NEUTRINOS DE HAUTES ENERGIES DETECTES DANS LA PLUPART DES EXPERIENCES DE DETECTION DES NEUTRINOS SOLAIRES, EXCEPTE GALLEX ET SAGE. CES EXPERIENCES ONT TOUTES MESURE UN FLUX DE NEUTRINOS INFERIEUR A CELUI PREDIT PAR LES MODELES SOLAIRES. PLUSIEURS EXPLICATIONS ONT ALORS ETE INVOQUEES POUR TENTER DE COMPRENDRE CE DEFICIT MAIS TOUTES NECESSITENT UNE CONNAISSANCE PRECISE DE LA VALEUR DE LA SECTION EFFICACE DE LA REACTION 7BE(P,) 8B, PUISQUE LE FLUX DES NEUTRINOS DU 8B EST DIRECTEMENT PROPORTIONNEL A CETTE DERNIERE. LA MESURE DIRECTE DE LA SECTION EFFICACE DE CETTE REACTION A L'ENERGIE SOLAIRE EST IMPOSSIBLE A CAUSE DE SA TRES FAIBLE VALEUR (DE L'ORDRE DU FEMTOBARN). POUR CONTOURNER CE PROBLEME, LES SECTIONS EFFICACES SONT MESUREES A PLUS HAUTE ENERGIE PUIS EXTRAPOLEES A L'ENERGIE SOLAIRE EN UTILISANT UNE DEPENDANCE EN ENERGIE THEORIQUE. LES SIX DETERMINATIONS EXPERIMENTALES PRECEDENTES DE LA SECTION EFFICACE SE DIVISAIENT EN DEUX GROUPES BIEN DISTINCTS PRESENTANT DES ECARTS DE L'ORDRE DE 30%, CE QUI IMPLIQUAIT UNE INCERTITUDE DU MEME ORDRE SUR LE FLUX DES NEUTRINOS DE HAUTES ENERGIES. REMESURER AVEC UNE MEILLEURE PRECISION LA SECTION EFFICACE DE CETTE REACTION EST DONC APPARU TRES IMPORTANT. DANS UN PREMIER TEMPS, NOUS AVONS EFFECTUE DES MESURES DIRECTES DE LA SECTION EFFICACE DE CETTE REACTION DANS LA GAMME D'ENERGIE COMPRISE ENTRE 0.35 ET 1.4 MEV (CM). CES EXPERIENCES ONT FAIT L'OBJET D'UNE MESURE PRECISE DE CHACUN DES PARAMETRES INTERVENANT DANS LA DETERMINATION DE LA SECTION EFFICACE. DANS UN SECOND TEMPS, NOUS AVONS ENTREPRIS DES MESURES DE LA SECTION EFFICACE AUPRES DE L'ACCELERATEUR PAPAP, A 185.8 KEV, 134.7 KEV ET 111.7 KEV, L'ENERGIE DANS LE CENTRE DE MASSE LA PLUS BASSE JAMAIS ATTEINTE A CE JOUR. LES RESULTATS SONT EN EXCELLENT ACCORD AVEC CEUX OBTENUS A PLUS HAUTES ENERGIES. LA VALEUR TROUVEE POUR LE FACTEUR ASTROPHYSIQUE S 1 7(0), PAR L'EXTRAPOLATION DE NOS DONNEES EST EGALE A 19.21.3 EV-B, CE QUI ENTRAINE UNE REDUCTION SENSIBLE DE L'INCERTITUDE SUR LE FLUX DES NEUTRINOS DE HAUTE ENERGIE DU 8B.