L'étude par continuation des solutions périodiques et quasi-périodiques est appliquée à plusieurs modèles issus du violon. La continuation pour un modèle à un degré de liberté avec friction régularisée permet de montrer la préservation, par rapport à la friction de Coulomb, des bifurcations de cycle limite (une vitesse maximale et une force minimale permettant le mouvement de Helmholtz) et de propriétés globales de la branche de solution (croissance de l'amplitude avec la vitesse, décroissance de la fréquence avec la force normale). L'équilibrage harmonique est évalué sur la friction régularisée et a des propriétés de convergence intéressantes (erreur faible, monotone, à décroissance rapide). La continuation sur un modèle à deux modes donne accès aux solutions de registres supérieurs, dont la stabilité coïncide avec l'expérience. La valeur retenue pour l'inharmonicité peut modifier fortement le diagramme de bifurcation. Une nouvelle méthode de continuation des solutions quasi-périodiques est proposée. Elle associe l'EH étendu à deux pulsations avec la Méthode Asymptotique Numérique. Une attention particulière est portée à la rapidité des calculs, face à la croissance rapide de la taille des systèmes à inverser. Un modèle de friction prenant en compte la température au point de contact est reformulé à l'aide d'une dérivée fractionnaire. Nous proposons une méthode de continuation de solutions périodiques de systèmes contenant des dérivées ou intégrales fractionnaires. Nous établissons une condition suffisante pour que les cycles asymptotiques du cadre causal (Caputo) soient solutions du cadre que nous avons choisi. / The continuation of periodic and quasi-periodic solutions is performed on several models derived from the violin. The continuation for a one degree-of-freedom model with a regularized friction shows, compared with Coulomb friction, the persistence of limit cycle bifurcations (a maximum bow speed and a minimum normal force allowing Helmholtz motion) and of global properties of the solution branch (increase of amplitude with respect to the bow speed, decrease of frequency with respect to the normal force). The Harmonic Balance Method is assessed on this regularized friction system and shows interesting convergence properties (the error is low, monotone and rapidly decreasing). For two modes the continuation shows higher register solutions with a plausible stability. A stronger inharmonicity can greatly modify the bifurcation diagram. A new method is proposed for the continuation of quasi-periodic solutions. It couples a two-pulsations HBM with the Asymptotic Numerical Method. We have taken great care to deal efficiently with large systems of unknowns. A model of friction that takes into account temperature of the contact zone is reformulated with a fractional derivative. We then propose a method of continuation of periodic solutions for differential systems that contain fractional operators. Their definition is usually restricted to causal solutions, which prevents the existence of periodic solutions. Having chosen a specific definition of fractional operators to avoid this issue we establish a sufficient condition on asymptotically attractive cycles in the causal framework to be solutions of our framework.

O Quarteto de cordas em sol menor de Claude Debussy é uma obra marcada por importantes dicotomias. Composta em 1893, ela se encontra permeada de elementos harmônicos e formais ligados à tradição tonal e ao final do século XIX, particularmente ao compositor César Franck. Ao mesmo tempo, a peça utiliza procedimentos que são observados apenas em obras maduras do compositor, nas quais o tonalismo se encontra pouco presente, e análises que dependam exclusivamente de elementos tonais mostramse pouco eficientes para o Quarteto. Essa relação entre tradição e inovação é investigada nesta pesquisa, que traz como enfoque duas características diretamente relacionadas: a maneira como Debussy utiliza elementos repetidos nesta peça, assunto pesquisado por Sylveline Bourion, e aspectos relativos à forma cinética, elemento descrito por Richard Parks. Uma comparação entre o primeiro movimento do Quarteto e o primeiro movimento da Sonata para flauta, viola e harpa, peça do final da carreira de Debussy, é oportuna para que sejam observados elementos formais semelhantes aplicados em contextos diferentes. / Claude Debussy\'s String quartet in G minor is a work characterized by important dichotomies. Written in 1893, the piece is permeated by harmonic and formal elements attached to the tonal tradition and to the end of the 19th century, and specially to the composer César Franck. At the same time, the Quartet uses procedures observed only in Debussy\'s mature works, in which the presence of tonalism is weak, and analyses that rely exclusively on tonal elements are proven to have little efficiency regarding this piece. The relation between tradition and innovation is examined in this research, which focuses on two related characteristics: the way in which Debussy uses repeated elements in this piece, a matter also examined by Sylveline Bourion, and aspects related to the kinetic form described by Richard Parks. A comparison between the Quartet\'s first movement and the first movement from the Sonata for flute, viola and harp, composed at the end of Debussy\'s career, is useful for observing similar formal elements applied in different contexts.

This qualitative study examined how three accomplished traditional string musicians learned music in their homeschool environments. Data were derived from formal interviews of the three musicians. The research framework for this qualitative study is based upon the socio-educational model of second language learning motivation developed by R. C. Gardner (1959, 1985, 2004, 2010) and applied to the study of instrumental music learning motivation by P. D. MacIntyre (2012). Structured interview questions, triangulated by additional informal dialogues, field observations, externally documented sources, and collaboration with an expert review panel were the data collection activities utilized in the research. Five overarching themes emerged: (1) social and cultural surroundings influence musical achievement, (2) the desire to acquire the attributes and acceptance of other musicians supports musical achievement, (3) motivation impacts musical achievement, (4) learning and performing music causes anxiety, and (5) informal learning environments foster musical attainment. The examination of homeschooled, traditional musicians via the overarching themes, may provide valuable insights for educators in the area of acquisition and development of musical skill in high school students.

Cette thèse porte sur diverses applications de la théorie des cordes topologiques basée sur différents types de variétés de Calabi-Yau (CY). Le premier type considéré est la variété torique CY, qui est intimement liée aux problèmes spectraux des différents opérateurs. L'exemple particulier considéré dans la thèse ressemble beaucoup au modèle de Harper-Hofstadter en physique de la matière condensée. Nous étudions d’abord les secteurs non perturbatifs dans ce modèle et proposons une nouvelle façon de les calculer en utilisant la théorie topologique des cordes. Dans la deuxième partie de la thèse, nous considérons les fonctions de partition sur des variétés de CY elliptiquement fibrées. Celles-ci présentent un comportement modulaire intéressant. Nous montrons que pour les géométries qui ne conduisent pas à des symétries de jauge non abéliennes, les fonctions de partition des cordes topologiques peuvent être reconstruites avec seulement les invariants de Gromov-Witten du genre zéro. Finalement, nous discutons des travaux en cours concernant la relation entre les fonctions de partitionnement des cordes topologiques sur les soi-disant arbres de Higgsing dans la théorie de F. / This thesis focuses on various applications of topological string theory based on different types of Calabi-Yau (CY) manifolds. The first type considered is the toric CY manifold, which is intimately related to spectral problems of difference operators. The particular example considered in the thesis closely resembles the Harper-Hofstadter model in condensed matter physics. We first study the non-perturbative sectors in this model, and then propose a new way to compute them using topological string theory. In the second part of the thesis, we consider partition functions on elliptically fibered CY manifolds. These exhibit interesting modular behavior. We show that for geometries which don't lead to non-abelian gauge symmetries, the topological string partition functions can be reconstructed based solely on genus zero Gromov-Witten invariants. Finally, we discuss ongoing work regarding the relation of the topological string partition functions on the so-called Higgsing trees in F-theory.

We use toric symmetry and blowups to study relationships in the Gromov-Witten theories of $\mathbb{P}^3$ and $\mathbb{P}^1\!\times\!\mathbb{P}^1\!\times\!\mathbb{P}^1$. These two spaces are birationally equivalent via the common blowup space, the permutohedral variety. We prove an equivalence of certain invariants on blowups at only points of $\mathbb{P}^3$ and $\mathbb{P}^1\!\times\!\mathbb{P}^1\!\times\!\mathbb{P}^1$ by showing that these invariants descend from the blowup. Further, the permutohedral variety has nontrivial automorphisms of its cohomology coming from toric symmetry. These symmetries can be forced to descend to the blowups at just points of $\mathbb{P}^3$ and $\mathbb{P}^1\!\times\!\mathbb{P}^1\!\times\!\mathbb{P}^1$. Enumerative consequences are discussed.

Proton computed tomography (pCT) is an image modality that will improve treatment planning for patients receiving proton radiation therapy compared with the current techniques, which are based on X-ray CT. Images are reconstructed in pCT by solving a large and sparse system of linear equations. The size of the system necessitates matrix-partitioning and parallel reconstruction algorithms to be implemented across some sort of cluster computing architecture. The prototypical algorithm to solve the pCT system is the algebraic reconstruction technique (ART) that has been modified into parallel versions called block-iterative-projection (BIP) methods and string-averaging-projection (SAP) methods. General purpose graphics processing units (GPGPUs) have hundreds of stream processors for massively parallel calculations. A GPGPU cluster is a set of nodes, with each node containing a set of GPGPUs. This thesis describes a proton simulator that was developed to generate realistic pCT data sets. Simulated data sets were used to compare the performance of a BIP implementation against a SAP implementation on a single GPGPU with the data stored in a sparse matrix structure called the compressed sparse row (CSR) format. Both BIP and SAP algorithms allow for parallel computation by creating row partitions of the pCT linear system. The difference between these two general classes of algorithms is that BIP permits parallel computations within the row partitions yet sequential computations between the row partitions, whereas SAP permits parallel computations between the row partitions yet sequential computations within the row partitions. This thesis also introduces a general partitioning scheme to be applied to a GPGPU cluster to achieve a pure parallel ART algorithm while providing a framework for column partitioning to the pCT system, as well as show sparse visualization patterns that can be found via specified ordering of the equations within the matrix.

In the nanoscale metrology industry, there is a need for low-cost instruments, which have the ability to probe the structrure and elemental composition of thin films. This dissertation, describes the research performed to design and simulate a miniature Cylindrical Mirror Analyzer, (CMA), and Auger Electron Spectrometer, (AES). The CMA includes an integrated coaxial thermionic electron source. Electron optics simulations were performed using the Finite Element Method, (FEM), software COMSOL. To address the large Secondary Electron, (SE), noise, inherent in AES spectra, this research also included experiments to create structures in materials, which were intended to suppress SE backgound noise in the CMA. Laser Beam Machining, (LBM), of copper substrates was used to create copper pillars with very high surface areas, which were designed to supress SE’s. The LBM was performed with a Lumera SUPER RAPID‐HE model Neodymium Vanadate laser. The laser has a peak output power of 30 megawatts, has a 5x lens and a spot size of 16 μm. The laser wavelength is in the infrared at 1064 nm, a pulse width of 15 picoseconds, and pulse repetition rate up to 100 kHz. The spectrometer used in this research is intended for use when performing chemical analysis of the surface of bulk materials and thin films. It is applicable for metrology of thin films, as low as 0.4 nm in thickness, without the need to perform destructive sample thinning, which is required in Scanning Tranmission Electron Microscopy, (STEM). The spectrometer design is based on the well known and widely used coaxial cylinder capacitor design known as the Cylindrical Mirror Analyzer, (CMA). The coaxial tube arrangement of the CMA allows for placing an electron source,which is mounted in the center of the inner cylinder of the spectrometer. Simulation of the electron source with an Einzel Lens was also performed. In addtion, experiments with thin film coatings and Laser Beam Machining to supress Secondary Electron emission noise within the Auger electron spectrum were completed. Design geometry for the miniature CMA were modeled using Computer Aided Design, (CAD). Fixed Boundary Conditions, (BC), were applied and the geometry was then meshed for FEM. The electrostatic potential was then solved using the Poisson equation at each point. Having found the solution to the electrostatic potentials, electron flight simulations were performed and compared with the analytical solution. From several commercially available FEM modeling packages, COMSOL Multiphysics was chosen as the research platform for modeling of the spectrometer design. The CMA in this design was reduced in size by a factor of 4 to 5. This enabled mounting the CMA on a 2 ¾ in flange compared to the commercial PHI model 660 CMA which mounts onto a 10 in flange. Results from the Scanning Electron Microscopy measurements of the Secondary Electron emission characteristics of the LBM electron suppressor will also be presented.

Cette thèse traite de plusieurs façons de construire une théorie quantiques des champs en quatre dimensions à partir de la théorie des cordes.<br /><br />Dans une première partie nous étudions la construction d'une théorie Yang-Mills supersymétrique, couplée à un superchamp chiral dans la représentation adjointe, à partir de la théorie des cordes de type IIB sur une variété Calabi-Yau non compacte, avec des D-branes qui enroulent certaines sousvariétés. Les propriétés de<br />la théorie de jauge sont alors reflétées dans la structure<br />géométrique de la variété Calabi-Yau. En particulier, on peut calculer en principe le superpotentiel effectif de basse énergie qui décrit la structure des vides de la théorie de jauge en utilisant la théorie des cordes (topologiques). Malheureusement, en pratique, ceci n'est pas faisable. Il est remarquable qu'on puisse cependant montrer que la dynamique de basse énergie de la<br />théorie de jauge est codée par la géométrie d'une autre variété Calabi-Yau non compacte, reliée à la première par une transition géométrique. La théorie des cordes de type IIB sur cette deuxième variété, dans laquelle sont allumés des flux de fond appropriés, génère une théorie de jauge en quatre dimensions, qui n'est d'autre que la théorie effective de basse énergie de la théorie de<br />jauge originale. Ainsi, pour obtenir le superpotentiel effectif de basse énergie il suffit simplement de calculer certaines intégrales dans la deuxième géométrie Calabi-Yau, ce qui est faisable, au moins perturbativement. On trouve alors que le problème extrêmement difficile d'étudier la dynamique de basse<br />énergie d'une théorie de jauge non Abelienne a été réduit à celui de calculer certaines intégrales dans une géométrie connue. On peut démontrer que ces intégrales sont intimement reliées à certaines quantités dans un modèle de matrices holomorphes, et on peut alors calculer le superpotentiel effectif comme fonction de<br />certaines expressions du model de matrices. Il est remarquable que la série perturbative du modèle de matrices calcule alors le superpotentiel effectif non-perturbatif.<br /><br />Ces relations étonnantes ont été découvertes et élaborée par plusieurs auteurs au cours des dernières années. Les résultats originaux de cette thèse comprennent la forme précise des relations de la ``géométrie spéciale" sur une variété Calabi-Yau<br />non compacte. Nous étudions en détail comment ces intégrales géométriques dépendent du cut-off, et leur relation à l'énergie libre du modèle de matrices. En particulier, sur une variété Calabi-Yau non compacte nous proposons une forme bilineaire sur le<br />produit direct de l'espace des formes avec l'espace des cycles, qui élimine toutes les divergences, sauf la divergence logarithmique. Notre analyse détaillée du modèle de matrices holomorphes clarifie aussi plusieurs aspects reliés à la méthode du col de ce modèle de matrices. Nous montrons en particulier qu'exiger une densité spectrale réelle restreint la forme de la<br />courbe Riemannienne qui apparaît dans la limite planaire du modèle de matrices. Çela nous donne des contraintes sur la forme du contour sur lequel les valeurs propres sont intégrées. Tous ces<br />résultats sont utilisés pour calculer explicitement l'énergie libre planaire d'un modèle de matrices avec un potentiel cubique.<br /><br />La deuxième partie de cette thèse concerne la génération de théories de jauge supersymétriques en quatre dimensions comportant des aspects caractéristiques du modèle standard à partir de<br />compactifications de la supergravité en onze dimensions sur une variété G_2. Si cette variété contient une singularité conique, des fermions chiraux apparaissent dans la théorie de jauge en quatre dimensions ce qui conduit potentiellement à des anomalies. Nous montrons que, localement à chaque singularité, les anomalies<br />correspondantes sont annulées par une non-invariance de l'action classique au singularités (``anomaly inflow"). Malheureusement, aucune métrique d'une variété G_2 compacte n'est connue explicitement. Nous construisons ici des familles de métriques sur des variétés compactes faiblement G_2, qui contiennent deux singularités coniques. Les variétés faiblement G_2 ont des propriétés semblables aux propriétés des variétés G_2, et alors ces exemples explicites pourraient être utiles pour mieux comprendre la situation générique. Finalement, nous regardons la<br />relation entre la supergravité en onze dimensions et la théorie des cordes hétérotiques E_8\times E_8. Nous étudions en détail les anomalies qui apparaissent si la supergravité est formulée sur le produit d'un espace de dix dimensions et un intervalle. Encore une fois nous trouvons que les anomalies s'annulent localement sur<br />chaque bord de l'intervalle si on modifie l'action classique d'une façon appropriée.

Le détachement d'une goutte est un phénomène que nous observons quotidiennement. Il résulte de la rupture de l'interface entre le fluide dispersé en goutte et le fluide environnant. Cette rupture a fait l'objet de nombreuses études. Il est bien établi que sa dynamique est régie par une compétition entre la capillarité, l'inertie, et la viscosité du fluide. Ce manuscrit décrit l'influence sur la dynamique de rupture d'une modification des propriétés de l'interface entre deux fluides à l'aide d'agents de surface. Lorsque l'agent de surface est un surfactant (SDS), la dynamique d'amincissement peut se faire selon deux modes. Deux régimes linéaires en temps constituent le premier mode. Le second mode comporte trois régimes linéaires. Dans les deux cas, l'amincissement commence par un premier régime, suivi d'un deuxième régime de pente plus forte. Lorsque le troisième régime existe, sa pente est inférieure à celle du second régime. La variation des pentes des régimes linéaires témoigne du comportement dynamique du surfactant à l'interface. La valeur de la tension interfaciale extraite du premier régime linéaire correspond à la valeur à l'équilibre de la tension interfaciale du système, gamma_eq. La vitesse d'amincissement plus élevée au cours du second régime est reliée à une dépletion partielle en surfactant de la zone d'amincissement maximal. Le ralentissement constaté pendant le troisième régime est lié au déplacement de cette zone vers une région plus riche en surfactant, où la tension est plus faible. La dynamique d'amincissement du cou est très différente lorsque des polymères de poids moléculaire intermédiaire (env. 100 kDa) sont présents simultanément avec du SDS dans la phase continue. Lorsque [SDS] est supérieure à 0,15 fois la concentration micellaire critique (CMC), le comportement est identique à celui observé en présence de surfactant seul. En dessous de 0,15 CMC, l'amincissement ralentit exponentiellement à l'approche de la rupture, et un phénomène de beads-on-a-string apparaît. Ces constatations sont analogues à celles faites lorsqu'une solution de polymères est menée à la rupture. Dans notre cas, les polymères sont uniquement à la surface du jet et non dans son volume ! Une analyse des profils du cou au cours du temps démontre l'existence d'une auto-similarité à l'approche de la rupture. Bien que les systèmes étudiés soient plus complexes, ils présentent des caractéristiques qualitativement analogues à celles observées dans des systèmes de fluides simples. Toutefois, il existe une grande différence quantitative.

<p>This thesis deals with different aspects of string and /p/-brane theories. One of the motivations for string theory is to unify the forces in nature and produce a quantum theory of gravity. /p/-branes and related objects arise in string theory and are related to a non-perturbative definition of the theory. The results of this thesis might help in understanding string theory better. The first part of the thesis introduces and discusses relevant topics for the second part of the thesis which consists of five papers.</p><p>In the three first papers we develop and treat a perturbative approach to relativistic /p/-branes around stretched geometries. The unperturbed theory is described by a string- or particle-like theory. The theory is solved, within perturbation theory, by constructing successive canonical transformations which map the theory to the unperturbed one order by order. The result is used to define a quantum theory which requires for consistency d = 25 + p dimensions for the bosonic /p/-branes and d = 11 for the supermembrane. This is one of the first quantum results for extended objects beyond string theory and is a confirmation of the expectation of an eleven-dimensional quantum membrane.</p><p>The two last papers deal with a gauged WZNW-approach to strings moving on non-trivial space-times. The groups used in the formulation of these models are connected to Hermitian symmetric spaces of non-compact type. We have found that the GKO-construction does not yield a unitary spectrum. We will show that there exists, however, a different approach, the BRST approach, which gives unitarity under certain conditions. This is the first example of a difference between the GKO- and BRST construction. This is one of the first proofs of unitarity of a string theory in a non-trivial non-compact space-time. Furthermore, new critical string theories in dimensions less then 26 or 10 is found for the bosonic and supersymmetric string, respectively.</p>