Même si le modèle standard de la physique des particules est en parfait accord avec les mesures expérimentales, il n'est certainement pas la théorie ultime décrivant les particules et leurs interactions. Des signaux de nouvelle physique, pouvant être dus à la production par paire de leptoquarks se désintégrant en un quark et un neutrino ou à la production par paire de stops se désintégrant en un quark charmé et un neutralino (supposé être la particule supersymétrique la plus légère), ont été recherchés dans la topologie à jets et énergie transverse manquante. Ces recherches ont été effectuées avec le détecteur D0 situé auprès du collisionneur hadronique TeVatron dont l'énergie dans le centre de masse est de 1.96 TeV.<br />Ce type de recherche nécessite une bonne compréhension de la mesure de l'énergie des jets. La détermination de l'échelle relative d'énergie des jets a permis de réduire les erreurs systématiques liées à la mesure de l'énergie des jets lorsque l'on compare les données et la simulation. De plus, une nouvelle méthode de correction des jets simulés a été développée pour tenir compte des différences d'échelle d'énergie, de résolution en énergie et d'efficacité de reconstruction des jets entre les données et la simulation. <br />L'analyse des données, effectuée avec une luminosité intégrée de 310 pb$^{-1}$, n'a pas permis de mettre en évidence un excès. Cette absence de signal est interprétée en terme de limite sur la masse des particules : les leptoquarks de masse inférieure à 136 GeV et les stops de masse inférieure à 131 GeV, pour une masse de neutralino égale à 46 GeV, sont exclus avec un niveau de confiance de 95%.

Cette thèse expose mes travaux sur la structure non perturbative de la théorie<br />des supercordes. L'exposé commence par une présentation des divers objets<br />étendus solitoniques des théories effectives de supergravité. Ces solutions <br />étendues de dimension p=0,...,9, dites de p-branes, correspondent à des<br />configurations instantoniques de ces théories des champs effectives des théories de supercordes. Après avoir présenté les relations entre ces différentes solutions, je me spécialise sur la solution<br />particulière de la supercorde représentée par la 1-brane porteuse d'une<br />charge associée au champ antisymétrique de Neveu-Schwarz. Cette supercorde est<br />dès alors considérée comme l'objet fondamental perturbatif de la théorie des<br />cordes. Sont ensuite exposées les relations entre les solutions étendues<br />précédemment trouvées et les Dp-branes du secteur non perturbatif de cette<br />théorie des supercordes; ainsi que différentes configurations statiques et<br />dynamiques des ces objets, en vue d'une compréhension de la structure globale<br />du régime non perturbatif de la théorie des supercordes. Ces résultats sont<br />appliqués à l'étude d'exemples précis de correspondances de couplage faible--couplage fort entre le<br />régime perturbatif d'une formulation de la théorie des supercordes et le<br />régime non perturbatif d'une autre formulation. On étudie ainsi la<br />correspondance de dualité entre la théorie de supercordes ouvertes de type~I<br />et celle hétérotique avec un groupe de jauge SO(32); mais aussi la symétrie<br />d'autodualité sous le groupe Sl(2,Z) de la théorie de supercordes fermées<br />de type~IIb. De ce dernier calcul est déduite une prescription de régularisation de la<br />divergence ultraviolette de l'amplitude d'interaction de quatre gravitons à<br />l'ordre d'une boucle, calculée dans le cadre de la supergravité en dimension<br />onze. Ce qui confirme le rôle de cette théorie comme théorie effective de la théorie M. Ce mémoire s'achève par un<br />calcul inédit des contributions instantoniques d'espace-temps pour les<br />théories de type~I et de type~IIb, effectué dans le cadre d'une formulation<br />matricielle des effets non perturbatifs de la théorie des supercordes.

L'expérience AMS-02 est un détecteur de physique des particules qui sera installé sur la station spatiale internationale (ISS) pour une durée d'au moins 3 ans début 2008. Les motivations physiques sont la mesure des rayons cosmiques (e-, e+, p, p-bar, gamma, He, C,...), la recherche indirecte de matière noire, la recherche d'antimatière pour Z>2 et l'étude des photons du GeV au TeV. L'expérience HEAT a mesuré le spectre de positons jusqu'à 30 GeV. Elle montre une possible distorsion autour de 8 GeV, qui peut s'interpreter comme un signal de matière noire. La mesure du spectre de positons cosmiques nécessite une séparation positons/protons de l'ordre de 10^5, obtenue par l'utilisation conjointe des sous-détecteurs d'AMS-02. Les tests en faisceaux de 2002 du calorimètre électromagnétique ont permis de déterminer son pouvoir de séparation "électrons"/protons grâce à un réseau de neurones. Cette technique, basée sur des variables discriminantes et mise au point sur les données, a été utilisée pour déterminer l'acceptance en positons du détecteur en combinant les informations des autres sous-détecteurs. On peut aussi estimer le nombre de positons d'origine conventionnelle et déterminer la capacité de détection de signaux issus de matière noire froide. Cette étude est présentée pour des signaux issus de neutralinos supersymétriques et de particules stables de Kaluza-Klein. Les flux restent naturellement trop faibles pour être détectables. Le signal peut être amplifié grâce à l'existence de surdensités locales de matière noire qui apparaissent naturellement dans les modèles de formation de galaxie. Une modélisation de ces surdensités a été mise au point et présentée.

L'expérience DO située auprès du Tevatron permet la détection des particules issues de collisions ppbar à s^1/2 = 1.96 TeV. L'interprétation des données issues du détecteur DO pourrait confirmer ou infirmer l'une des extensions possibles du Modèle Standard, la théorie de SuperSymétrie. Dans ce contexte, la particule b_1 partenaire supersymétrique le plus léger du quark b, est recherchée par l'étude de l'état final à deux électrons, deux jets, et énergie transverse manquante. Cette analyse est effectuée sur un échantillon de données correspondant à une luminosité intégrée égale à 42.6 pb-1. Les résultats sont interprétés dans le cadre du modèle supersymétrique contraint mSUGRA. <br> En amont de cette analyse, le format condensé de données ThumbNail, logiciel permettant l'enregistrement sur disque de l'ensemble des données réelles et simulées, a été élaboré. Celui-ci est actuellement le format officiel d'analyse sur l'expérience DO.

Le détecteur DØ est situé auprès du collisionneur proton-antiproton, le Tevatron, au laboratoire Fermilab (Chicago). La nouvelle campagne de collisions, dénommée "Run II", a démarré au mois d'avril 2001. L'énergie au centre de masse disponible est de s^1/2 ~ 1.96 TeV, et la luminosité instantanée attendue est de l'ordre de 8.6 10^31 cm-2s-1. <br> L'étude de la production de paires de squarks bottom se désintégrant dans le canal $\tilde b \rightarrow b+ \tilde \chi^0_1$ a été réalisé à partir des premières données du Run II utilisables pour la physique. L'échantillon utilisé correspond à une luminosité intégrée de 4.1 +- 0.4 pb-1. Cette étude se place dans le cadre de modèles supersymétriques avec conservation de la R-parité, et dans le cas où le $\tilde b$ est suffisamment léger pour limiter ses désintégrations au canal $\tilde b \rightarrow b+ \tilde \chi^0_1$ (BF ~ 100%). L'impossibilité d'utiliser l'étiquetage des jets b a conduit à considérer l'état final "jets et énergie transverse manquante (E_T barré)". <br> Cette étude préliminaire a abouti à deux résultats importants. Tout d'abord, à l'issue des coupures d'analyse la distribution de E_T barré ne présente pas de queues anormales. Ceci montre que les effets instrumentaux qui perturbent la mesure de E_T barré sont bien compris. C'est une étape importante puisqu'un grand nombre de canaux de physique du Modèle Standard et de ses extensions, i.e. la supersymétrie, présentent une quantité significative de E_T barré. <br> Aucun excès d'événements par rapport aux prédictions du Modèle Standard n'a été observé. Des limites à 95% C.L. sur la section efficace de production d'événements au delà du MS dans l'état final "jets et E_T barré" ont été posées.

Cette thèse effectuée au sein du groupe Higgs de la collaboration L3 porte sur la recherche d'une signature Higgs, pour des énergies dans le centre de masse comprises entre 192 et 209 GeV, constituant l'un des enjeux majeurs à LEP2. Elle consiste en une contribution aux analyses recherchant le boson de Higgs du Modèle Standard, particuliérement dans le canal "deux jets plus énergie manquante". L'état final pour ce canal, noté H_nu_nubar, est caractérisé par la production d'une paire de quarks b issus du boson de Higgs, et d'une paire de neutrinos issus du boson Z, pour le processus dominant de Higgs-Strahlung. La limite inférieure observée, obtenue avec ce seul canal H_nu_nubar, est de 96 GeV à un niveau de confiance de 95%.<br> De plus, les recherches de production de scalaires neutres sont développées, dans les modèles généraux à deux doublets de Higgs de type II, au moyen d'une analyse dite "indépendante de saveur". On présente aussi les recherches concernant le boson de Higgs "invisible", où le boson Z se désintègre en une paire de fermions et le boson de Higgs en particules indétectables. L'utilisation de ces derniers résultats permet de contraindre les paramètres des modèles supersymétriques minimaux non-universels (sans unification de masse des jauginos).

Dans le cadre du modèle mSUGRA qui décrit un mécanisme de brisure simple de la supersymétrie, des sparticules avec des masses au-delà des limites fixées par les expériences de LEP II peuvent être produites au Tevatron, collisionneur pp délivrant une énergie de 1.96Tev dans le centre de masse. Un canal privilégié pour la découverte de la supersymétrie au Tevatron est la production associée du plus chargé chargino, chi-+, et du second plus léger neutralino, chi 20. Les modes de désintégrations leptoniques, chi20->chi10l+l- et chi1+-->chi10l+-nul, conduisent à une signature claire avec trois leptons et une quantité significative d'énergie transverse manquante. De manière à augmenter la sensibilité au signal dans des régions de l'espace des paramètres conduisant à un troisième lepton très mou présentant une faible éfficacité de reconstruction, une sélection avec deux leptons de même signe et de l'énergie transverse manquante a été développée. Le cas particulier du canal dimuon de même signe est étudié dans ce manuscrit

Un des aspects fascinants de la théorie des cordes, c'est qu'elle vit dans l'espace-temps de dix dimensions. Mais cela implique que, pour la relier à des observations phénoménologiques, elle devrait ȇtre compactifiées à quatre dimensions. Un cas particulièrement riche, mais toujours faisable correspond à la compactification sur une variété de Calabi-Yau qui donne à basse énergie une théorie effective avec la supersymétrie N=2. L'action de cette théorie est complètement déterminée par la métrique sur son espace des modules qui comporte deux composantes correspondant aux multiplets vectoriels et hypermultiplets. La première est classiquement exacte et bien comprise, alors que la dernière reçoit des corrections quantiques et est connue de porter une géométrie compliquée quaternion-Kählerrienne. Dans cette thèse, nous présentons nos résultats sur la description complète non-perturbative de l'espace des modules des hypermultiplets. Nous montrons comment toutes les corrections quantiques, qui comprennent des contributions perturbatives d'une boucle ainsi que celles non-perturbatives venant des D-branes et NS5-branes, sont incorporées dans le cadre de l'approche twisteurielle. Ce cadre, que nous élaborons ici en détail, fournit une description mathématique puissante des variétés hyperkähleriennes et quaternion-Kähleriennes et il est indispensable pour la formulation de la géométrie non-perturbative de l'espace des modules des hypermultiplets. Nous présentons également de nouveaux résultats sur la dualité-S, symétrie miroir quantique, les connexions à des modèles intégrables et aux cordes topologiques.

Cette thèse, conduite dans le contexte de la recherche du boson de Higgs, dernière pièce manquante du mécanisme de brisure de la symétrie électrofaible et qui est une des plus importantes recherches auprès des collisionneurs hadroniques actuels, traite de la phénoménologie de ce boson à la fois dans le Modèle Standard (SM) et dans son extension supersymétrique minimale (MSSM). Après un résumé de ce qui constitue le Modèle Standard dans une première partie, nous présenterons nos prédictions pour la section efficace inclusive de production du boson de Higgs dans ses principaux canaux de production auprès des deux collisionneurs hadroniques actuels que sont le Tevatron au Fermilab et le grand collisionneur de hadrons (LHC) au CERN, en commençant par le cas du Modèle Standard. Le principal résultat présenté est l'étude la plus exhaustive possible des différentes sources d'incertitudes théoriques qui pèsent sur le calcul : les incertitudes d'échelles vues comme une mesure de notre ignorance des termes d'ordre supérieur dans un calcul perturbatif à un ordre donné, les incertitudes reliées aux fonctions de distribution de partons dans le proton/l'anti--proton (PDF) ainsi que les incertitudes reliées à la valeur de la constante de couplage fort, et enfin les incertitudes provenant de l'utilisation d'une théorie effective qui simplifie le calcul des ordres supérieurs dans la section efficace de production. Dans un second temps nous étudierons les rapports de branchement de la désintégration du boson de Higgs en donnant ici aussi les incertitudes théoriques qui pèsent sur le calcul. Nous poursuivrons par la combinaison des sections efficaces de production avec le calcul portant sur la désintégration du boson de Higgs, pour un canal spécifique, montrant quelles en sont les conséquences intéressantes sur l'incertitude théorique totale. Ceci nous amènera à un résultat significatif de la thèse qui est la comparaison avec l'expérience et notamment les résultats des recherches du boson de Higgs au Tevatron. Nous irons ensuite au-delà du Modèle Standard dans une troisième partie où nous donnerons quelques ingrédients sur la supersymétrie et sa mise en application dans le MSSM où nous avons cinq bosons de Higgs, puis nous aborderons leur production et désintégration en se focalisant sur les deux canaux de production principaux par fusion de gluon et fusion de quarks $b$. Nous présenterons les résultats significatifs quant à la comparaison avec aussi bien le Tevatron que les résultats très récents d'ATLAS et CMS au LHC qui nous permettront d'analyser l'impact de ces incertitudes sur l'espace des paramètres du MSSM, sans oublier de mentionner quelques bruits de fond du signal des bosons de Higgs. Tout ceci va nous permettre de mettre en avant le deuxième résultat très important de la thèse, ouvrant une nouvelle voie de recherche pour le boson de Higgs standard au LHC. La dernière partie sera consacrée aux perspectives de ce travail et notamment donnera quelques résultats préliminaires dans le cadre d'une étude exclusive, d'un intérêt primordial pour les expérimentateurs.

Le contexte de ce travail peut être rattaché à la M-théorie d'Horava-Witten dans laquelle l'Univers a pu connaître une étape à 5 dimensions mais aussi aux théories de Baryogénèse via Leptogénèse qui impliquent de hautes températures de réchauffage après l'Inflation. Le modèle cosmologique étudié se situe dans le contexte d'une supergravité à 5 dimensions avec l'extra-dimension compacte de type $S1/Z_2$, où les champs de matière et de jauge vivent sur une des deux membranes localisées aux point fixes de l'orbifold et où les champs de supergravité se propagent dans l'ensemble des dimensions spatiales. En faisant l'hypothèse que la matière noire est composée de Neutralino, qui est dans notre modèle la particule supersymétrique la plus légère, nous avons montré qu'il existe des courbes de contraintes entre la taille de l'extra-dimension et la température de réchauffage de l'Univers après l'Inflation. Les contraintes proviennent, d'une part, des mesures de la quantité de Matière Noire dans l'Univers, et d'autre part, du modèle de la Nucléosynthèse Primordiale des éléments légers