Recherche des neutrinos de ultra haute energie avec le telescope ANTARES. Exploitations de 3 ans de donnees (2008-2011) pour la recherche d'un signal astrophysique, soit flux de Waxman Bahcall, soit neutrinos cosmogeniques. Utilization de technique d'analize multivariable. / Search for ultra high energy neutrinos with ANTARES telescope. Data analysis on 3 years of lifetime (2008-2011), to look for astrophysical signal, according to Waxman-Bahcall flux or cosmogenic one. Exploitation of multivariate analysis techniques.

Les chocs sans collision sont omniprésents dans l'Univers, notamment dans les restes de supernova, et sont formés via diverses instabilités plasmas dépendant essentiellement de la vitesse et de la magnétisation des flux de plasmas. La description de tels chocs nécessite une approche cinétique, tant analytique que numérique.Dans cette thèse, nous avons étudié, au travers de simulations Particle-In-Cell (PIC), les processus sous-jacents par lesquels les instabilités rentrent en compétition les unes avec les autres. Nous avons montré que la diminution du rapport des masses entre ions et électrons, souvent utilisée en simulations numériques pour accélérer la dynamique des chocs, peut avoir de fortes conséquences sur le transfert d'énergie entre particules durant la phase non-linéaire des instabilités.Ces dernières, comme l'instabilité acoustique ionique (IAI) amènent sous certaines conditions à la formation de chocs électrostatiques, pouvant donner naissance à la formation de trous dans l'espace des phases, se propageant dans la région aval du choc, et accélérant ce dernier. L'ajout d'un champ magnétique externe conduit à un changement de médiation du choc, pouvant varier entre l'IAI et les ondes magnéto-soniques lente ou rapide en fonction de l'obliquité entre le champ magnétique et la normale au choc. De plus, nous avons montré que l'orientation du champ magnétique permet de choisir entre une dispersion convexe ou concave des ondes plasma conduisant à la création d'ondes précurseurs dans les régions amont ou aval du choc.Ces chocs magnétisés se trouvent être correctement représentés par le modèle magnétohydrodynamique (MHD) tant qu'ils restent laminaire et que leur potentiel dans la région aval n'est pas suffisamment grand pour réfléchir les particules du milieu amont.Nous avons montré que même pour des chocs sous critiques, une fraction d'ions réfléchis, ne pouvant pas être représentés par la MHD, est suffisante à la croissance d'ondes solitaires en amont du choc, conduisant à l’accélération de ce dernier, mais pas à un processus d'auto-reformation comme pour les chocs super critiques.Bien que les échelles spatio-temporelles soient très différentes, les lois d'échelle rendent possible l'étude de tels phénomènes en laboratoire. Nos études numériques ont été faites dans un cadre de type tube à choc pouvant être testé expérimentalement.A ce titre, nous proposons dans cette thèse une expérience sur la création d'îlots magnétiques, formés par l’interaction de plasmas générés par l'irradiation de cibles par laser baignant dans un champ magnétique externe, et conduisant à la formation de tels chocs.Enfin, nous avons démontré expérimentalement et numériquement la formation de chocs électromagnétiques sans collisions par le biais de l'instabilité de Weibel stimulée par l'instabilité de batterie Biermann, conduisant à l'accélération de particules par le mécanisme de Fermi. Ce nouveau type d'expérience pourrait expliquer l'origine du rayonnement cosmique provenant des restes de supernova. / Collisionless shocks are ubiquitous in the Universe, especially in the supernova remnants, and are formed via various plasma instabilities mainly depending on the speed and magnetization of plasma flows. The description of such shocks requires a kinetic approach, both analytical and numerical.In this thesis, we have studied, through Particle-In-Cell (PIC) simulations, the underlying processes by which instabilities compete with each other.We have shown that the reduction of the ion-to-electron mass ratio, often used in numerical simulations to accelerate the dynamics of shocks, can have strong consequences on the energy transfer between particles during the non-linear phase of instabilities.These instabilities, like the ionic acoustic instability (IAI) lead under certain conditions to the formation of electrostatic shocks, which can give rise to phase space holes formation, propagating in the downstream shock region, and accelerating the shock.The addition of an external magnetic field leads to different shock mediation, which can vary between the IAI to the slow or fast magneto-sonic waves as a function of the obliquity between the magnetic field and the shock normal.Furthermore, we have shown that the orientation of the magnetic field makes it possible to choose between a convex or concave dispersion of the plasma waves leading to the creation of precursor waves in the upstream or downstream shock regions.These magnetized shocks are correctly represented by the magnetohydrodynamic (MHD) model as long as they remain laminar and their potential in the downstream region is not large enough to reflect the particles of the upstream medium.We have shown that even for sub-critical shocks, a fraction of reflected ions, which cannot be modeled by the MHD, is sufficient for the growth of solitary waves upstream of the shock, leading to the acceleration of the latter, but not to a process of 'self-reformation' as for super-critical shocks.Although spatio-temporal scales are very different, scaling laws make possible the study of such phenomena in the laboratory. Our numerical studies have been done in the context of shock tubes that can be experimentally tested.As such, we propose in this thesis an experiment on the creation of magnetic islands, formed by the interaction of plasmas generated by the irradiation of laser targets bathed in an external magnetic field, leading to the formation of such shocks.Finally, we experimentally and numerically demonstrated the formation of collisionless electromagnetic shocks through the Weibel instability stimulated by theBiermann Battery instability, and leading to particle acceleration by the Fermi mechanism.This new type of experiment could explain the origin of cosmic radiation from supernova remnants.

La nouvelle fenêtre spectroscopique dans le sub-millimétrique, ouverte par l’avènement del’observatoire spatial Herschel, a permis la détection d’espèces azotées simples, les hydruresd’azote NH, NH2 et NH3, dans les enveloppes froides de proto-étoiles. Ces enveloppes sontconstituées de gaz dense et froid caractéristique des conditions physico-chimiques des nuagesmoléculaires. L’observation d’hydrures d’azote dans de tels environnements a donc permis d’apporterde nouvelles contraintes sur la chimie interstellaire de ces nuages, et nous a donné enparticulier l’occasion de ré-explorer la chimie de l’azote.L’objectif de mon travail de thèse a été d’analyser en détail cette chimie interstellaire etprincipalement la formation en phase gazeuse d’espèces polyatomiques simples : les hydruresd’azote. Dans des conditions de gaz dense et froid (n = 104 cm−3, T = 10 K), la chimie de cesderniers est initiée par une chimie lente (la conversion de N en N2 par réactions neutre-neutre),contrairement à celles de ses analogues oxygénés et carbonés. Nous nous sommes particulièrementintéressés à cette étape de la chimie de l’azote, au vu des récents travaux théoriqueset expérimentaux menés par plusieurs équipes d’experts (Bordeaux, Besançon). De plus, lesrécents travaux concernant la conversion ortho-para de l’hydrogène moléculaire et les nouveauxcalculs de rapports de branchement de spins nucléaires pour les voies de production des hydruresd’azote dans leurs configurations ortho et para, menés à l’IPAG, nous ont permis d’entreprendrele calcul auto-cohérent des différentes symétries de spin des hydrures d’azote et de l’hydrogènemoléculaire. Nous avons ainsi pu développer un nouveau réseau chimique de l’azote, bénéficiantdes taux cinétiques les plus à jour pour les réactions critiques impliquées dans la chimie deshydrures d’azote.Ce nouveau réseau est utilisé pour modéliser l’évolution temporelle des abondances desespèces azotées dans des conditions de gaz dense et froid ( 103 < n < 106 cm−3, T ≤ 50 K).Les résultats à l’état stationnaire sont comparés aux observations de NH, NH2 et NH3, dans lesenveloppes froides de proto-étoiles de faible masse, en étudiant l’influence des abondances totalesen phase gazeuse du carbone, de l’oxygène et du soufre. Nos modèles chimiques reproduisent lesabondances des hydrures d’azote observés et leurs rapports pour un rapport C/O élementaire, enphase gazeuse, de ∼ 0.8 et à condition que l’abondance totale de soufre soit déplétée d’au moinsun facteur 2. Les rapports ortho/para prédits par nos modèles, pour NH2 et NH3, respectivement∼ 2.3 et ∼ 0.7, sont compatibles avec les observations de ces derniers dans des nuages diffusfroids. Les abondances des hydrures d’azote, dans des conditions de nuages sombres, sont donccohérentes avec une synthèse purement en phase gazeuse. De plus, nos résultats soulignent lefait que NH provient d’une voie de formation différente de celle de NH2 et NH3. NH vient de larecombinaison dissociative de N2H+ alors que la formation de NH2 et NH3 est principalementdue à la recombinaison dissociative de l’ion ammonium (NH+4 ), lui même molécule fille deN+. Ainsi, NH2 et NH3 procèdent de l’échange de charge dissociatif N2 + He+, tandis que NHprovient de la réaction N2 + H+3 . / The new spectroscopic window opened by the advent of the Herschel Space Observatory,has enabled the detection of simple nitrogen species, the nitrogen hydrides NH, NH2, and NH3,in the cold envelope of protostars. These envelopes are made of dense cold gas characteristicof the physico-chemical conditions of molecular clouds. The observation of nitrogen hydrides insuch environments has brought new constraints on the interstellar chemistry of these kind ofclouds, and gives, in particular, the opportunity to revisit the chemistry of nitrogen.The aim of my thesis was to comprehensively analyse the interstellar chemistry of nitrogen,focussing on the gas-phase formation of the simplest polyatomic species, namely nitrogen hydrides.Under dense, cold gas conditions (n = 104 cm−3, T = 10 K), the chemistry of theselatter is initiated by a slow chemistry (the conversion from N to N2 with neutral-neutral reactions),in contrast to their carbonated and oxygenated analogues. We have investigated andrevisited this specific part of the nitrogen chemistry in the light of recent theoretical and experimentalwork carried out by several expert teams (Bordeaux, Besançon). In addition, recentwork about the ortho-para conversion of molecular hydrogen and new calculations of nuclearspin branching ratios for the production pathways of nitrogen hydrides in their ortho and paraconfigurations conducted at IPAG, enabled us to treat self-consistently the different spin symmetriesof the nitrogen hydrides together with the ortho and para forms of molecular hydrogen.We were able to develop a new network of chemical nitrogen in which the kinetic rates of criticalreactions involved in the nitrogen chemistry have been updated.This new network is used to model the time evolution of the nitrogen species abundancesin dense cold gas conditions (T ≤ 50 K, 103 < n < 106 cm−3). The steady-state resultsare compared to observations of NH, NH2 and NH3 towards a sample of low-mass protostars,with a special emphasis on the influence of the overall amounts of gaseous carbon, oxygen, andsulphur. Our chemical models reproduced the nitrogen hydrides abundances and their ratios fora gas-phase elemental C/O ratio of ∼ 0.8, provided that the total amount of sulphur is depletedby at least a factor of two. Our predicted ortho-to-para ratios for NH2 and NH3, ∼ 2.3 and∼ 0.7 respectively, are in good agreement with the observations towards cold diffuse clouds.Then, in dark gas conditions, the nitrogen hydride abundances are consistent with a pure gasphasesynthesis. Moreover, our results are based on the fact that NH is coming from a differentpathway than NH2 and NH3. NH is the daughter molecule of N2H+, deriving from the reactionN2+H+3 , while NH2 and NH3 proceed from NH+4 , itself daughter molecule of N+, resulting fromthe dissociative charge exchange N2 + He+.

Comprendre les variations de l’irradiance solaire, notamment dans le domaine UV, est essentiel pour les modèles climatiques. Les modèles d’irradiance sont précieux pour reconstruire l'irradiance solaire spectrale (SSI) en l'absence d'observations ou lorsque celles-ci manquent de stabilité. Cependant, ils font certaines hypothèses sur les structures solaires. Nous visons ici à contraindre ces hypothèses en caractérisant le contraste UV des structures solaires. Grâce aux données du satellite Solar Dynamic Observatory (SDO)entre 2010 et 2016, nous quantifions pour la première fois les contrastes dans l'UV. L'étude du contraste des structures solaires et de leur segmentation montre que des seuils photométriques sont nécessaires pour segmenter correctement les structures solaires, principalement en UV, en raison de la coexistence de structures sombres et brillantes pour la même valeur du champ magnétique. Certains pixels classés parmi le Soleil calme par le modèle SATIRE-S appartiennent en fait aux facules, mais ils sont trop peu nombreux pour avoir un impact sur les reconstructions de SSI. Nos résultats soulignent l'importance des observations multi-longueurs d'onde pour mieux contraindre l'identification des structures. Distinguer réseau et facule est essentiel pour reconstruire la SSI sur une longue période, et la prise en compte de la dépendance du contraste du réseau par rapport au champ magnétique améliore la reconstruction de la SSI. Enfin, nous ne trouvons aucun indice de variations du contraste durant le cycle solaire.Nous présentons aussi des résultats sur les corrélations entre les émissions Hα et Ca II des étoiles de type solaire. Nous montrons que l’hypothèse de Meunier et al., 2009 pour expliquer les anti-corrélations de certaines étoiles est confirmée par nos résultats. / Understanding solar irradiance variations,in particular in the ultraviolet wavelength range, is essential for climate modelling. Solar irradiance models are precious for reconstructing the spectral solar irradiance (SSI) in the absence of observations or when they lack stability. However, they come with their assumptions. Here we aim here to constrain these in the UV by characterising the contrast of solar magnetic features in the UV.From solar images taken by the Solar Dynamic Observatory (SDO) between 2010 and 2016, we quantify UV contrasts the first time. The study of the contrast of the solar structures and their segmentation shows that photometric thresholds are necessary to properly segment solar structures, mainly in the UV, because of the coexistence of both dark and bright structures for the same value of the magnetic field. Some pixels that are classified as quiet-Sun by the SATIRE-S model actually belong to faculae, but they are too few to have a significant impact on SSI reconstructions. Our results highlight the importance of multi-wavelength observations for better constraining the identification of structures. Distinguishing network and faculae is essential for such reconstructions over a long period, and using a network with magnetically variable contrast improves SSI reconstruction, Finally, we find no evidence of contrast variations during the solar cycle.We also present results on the correlations between Hα and Ca II emissions of Sun-like stars. We show that the hypothesis of Meunier et al., 2009 to explain the anti-correlations of certain stars corresponds to our observations.

Cool giant and supergiant stars are among the largest and most luminous stars in the Universe and, therefore, dominate the integrated light of their host galaxies. These stars were extensively studied during last few decades, however their relevant properties like photometric variability and mass loss are still poorly constrained. Understanding of these properties is crucial in the context of a broad range of astrophysical questions including chemical enrichment of the Universe, supernova progenitors, and the extragalactic distance scale. Atmospheres of giant and supergiant stars are characterized by complex dynamics due to different interacting processes, such as convection, pulsation, formation of molecules and dust, and the development of mass loss. Current 1D/3D dynamical model atmospeheres are able to simulate these processes and produce a good agreement with the observed spectral features of evolved stars. However, the models lack constraints and need to be confronted to observables. Dynamical processes in stellar atmospheres impact the formation of spectral lines producing their asymmetries and Doppler shifts. Thus, by studying the line-profile variations on spatial and temporal scales it is possible to reconstruct atmospheric motions in evolved stars. As will be shown in this thesis, a tomographic method is an ideal technique for this purpose. The tomographic method is based on construction and cross-correlation of spectral templates (masks) with observed or synthetic stellar spectra in order to recover velocity fields at different optical depths in the stellar atmosphere.The first part of the thesis further improves the original implementation of the tomographic method. This improvement involves the computation of the contribution function in order to correctly determine an optical depth of formation of spectral lines. The tomographic method is, then, fully validated by applying it to a stellar convection simulation of a red supergiant star and correctly recovering its velocity field throughout the atmosphere. The second part of the thesis applies the tomographic method to the red supergiant star μ Cep in order to constrain its atmospheric motions and relate them to photometric variability. A phase lag (hysteresis) between the effective temperature and the radial velocity variations is revealed with timescales of a few hundred days, similar to photometric ones. A comparison to a stellar convection simulation of a red supergiant star indicates that hysteresis loops are linked to the stochastic shocks generated and shaped by the underlying large-scale convection and may be responsible for photometric variations in μ Cep. The third part of the thesis applies the tomographic method to spectro-interferometric observations of the Mira-type star S Ori. The uniform-disk angular diameters measured at wavelengths contributing to the tomographic masks increase with decrease of an optical depth probed by the masks. This validates the capability of the tomographic method to probe distinct geometrical depths in the stellar atmosphere. The last part of the thesis applies the tomograhic method to the Mira-type star RY Cep and compares the results to those obtained for μ Cep in this thesis. The comparison reveals differences in their behavior in the temperature-velocity plane pointing to the posibility to differentiate between Mira-type and red supergiant stars from their spectroscopic signatures. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les étoiles se forment dans les nuages moléculaires, lorsque ceux-ci s'effondrent et se fragmentent pour former ce que l'on appelle des coeurs denses protostellaires. Ces coeurs denses sont ensuite susceptibles de se contracter sous l'effet de leur propre masse, et de former de jeunes proto-étoiles, qui évoluent en accrétant leur matériel circumstellaire jusqu'à atteindre la séquence principale. L'objectif principal de cette thèse a été d'étudier la formation et la fragmentation des coeurs denses protostellaires. Pour cela, deux études principales, présentées dans ce manuscrit, ont été menées. La première a consisté à étudier la formation des coeurs protostellaires, en quantifiant l'influence des flots protostellaires sur la formation stellaire en amas. Grâce à une étude des flots protostellaires générés par les objets stellaires jeunes en formation dans le proto-amas NGC 2264-C, nous montrons que les flots protostellaires peuvent jouer un rôle important en tant que progéniteurs de turbulence dans les régions de formation stellaire en amas, bien qu'ils semblent incapables de modifier significativement les processus d'effondrement global à l'échelle de la plupart des clumps. Deuxièmement, nous nous sommes intéressés à la question de la formation des systèmes multiples par fragmentation des cœurs protostellaires, en sondant la multiplicité des proto-étoiles les plus jeunes. Notre étude suggère que le taux de multiplicité aux petites échelles des proto-étoiles augmente au cours de leur évolution, et favorise des scénarios dynamiques de formation des systèmes multiples. Enfin, nos résultats favorisent les scénarios magnétiques pour les stades précoces de la formation des proto-étoiles.

La compréhension des processus amenant à la formation d'étoiles depuis la phase dense du milieu interstellaire est possible via l'observation des molécules. Celles--ci nous permettent de contraindre, par l'intermédiaire d'une modélisation de leur émission, les conditions physiques, dynamiques et chimiques présentes dans les nuages au cours des différents stades de l'effondrement. Les milieux sondés lors de ce type d'étude correspondent, pour la plupart des molécules, à des conditions pour lesquelles le peuplement des niveaux d'énergie s'effectue hors équilibre thermodynamique. L'analyse du rayonnement nécessite alors des données de physique microscopique dont la précision influence fortement la description des régions modélisées. C'est dans ce contexte que s'inscrit le travail effectué durant cette thèse: celui-ci a porté, d'une part, sur la détermination de constantes de vitesses de collision pour les molécules N2H+ et H2O et d'autre part, sur l'interprétation de spectres observés pour ces molécules dans des régions de formation d'étoiles. La première de ces molécules, N2H+, constitue un excellent traceur des régions denses des nuages froids et la seconde, H2O, est la troisième espèce moléculaire la plus abondante dans les régions de formation d'étoiles massives ou de faibles masses et constituera le principal objectif du satellite Herschel. Pour la molécule N2H+, des constantes de vitesse de collision concernant la structure hyperfine ont été obtenues pour les niveaux hyperfins associés aux 7 premiers niveaux rotationnels et pour la gamme de température T=5-50 K. Pour cela, la dynamique collisionnelle a été etudiée avec une approche quantique indépendante du temps où la structure hyperfine est introduite via une méthode de recouplage. Ces données ont ensuite été utilisées afin d'interpréter l'émission observée dans un échantillon de nuages pré-protostellaires. En particulier, différentes approches ont été envisagées afin de traiter la résolution des équations d'équilibre statistique ce qui a permis de dégager les influences respectives qu'ont les taux de collision, le couplage radiatif et la structure en densité et température de la source sur les rapports d'intensité des transitions hyperfines associées à la transition j=1-0. Concernant H2O, l'objectif de ce travail est d'une part, de réactualiser les constantes de vitesse de collision du système H2O-H2, en se basant sur une surface d'énergie potentielle (SEP) récemment calculée et dont la précision est supérieure à celle qui a précédemment été utilisée. Ceci a tout d'abord permis une comparaison visant à établir la sensibilité des constantes de vitesse de collision à différents paramètres de la SEP. Ensuite, nous nous sommes intéressés à la détermination des paramètres d'élargissement de raies par collisions, en se basant sur l'approximation d'impact. L'intérêt de cette dernière étude est double: d'une part, ces données sont nécessaires à l'étude des atmosphères planétaires et d'autre part, par l'intermédiaire d'une confrontation entre résultats théoriques et données expérimentales, celle--ci nous donne une estimation de la qualité de la SEP et des données qui en sont issues. Finalement, en parallèle à ce travail, il a été effectué une analyse de l'émission de H2O observée dans la nébuleuse de Kleimann-Low dans Orion. A partir de données obtenues avec le satellite ISO, il a alors été possible de contraindre les conditions physiques de la source ainsi que la répartition spatiale de l'abondance de l'eau.

La genèse des travaux présentés dans ce mémoire se situe dans le domaine de l'astrophysique des très hautes énergies. Il y a un siècle les scientifiques de la planète ont identifié un nouveau type de messagers venant de l'espace : les rayons cosmiques. Ce rayonnement est constitué de particules (photons et autres) de très haute énergie qui bombardent la terre en permanence. Le passage de rayonnements cosmiques dans l'atmosphère terrestre se traduit par la génération de brefs éclairs lumineux (5ns) d'une intensité très faible (1pW) : le flash Tcherenkov, devenant alors visible du sol.<br /><br />Dans l'état de l'art le meilleur détecteur de lumière est aujourd'hui le Photomultiplicateur (PMT), grâce à ses caractéristiques de sensibilité et de vitesse. Mais il présente quelques inconvénients : faible efficacité quantique, coût, poids etc. Nous présentons dans cette thèse une nouvelle technologie alternative : les compteurs de photons sur semi-conducteur, constitués de photodiodes polarisées en mode Geiger.<br />Ce mode de fonctionnement permet d'obtenir un effet de multiplication au moins identique à celui des PMT. Un modèle physique et électrique a été développé pour reproduire le comportement de ce détecteur.<br />Nous présentons ensuite dans ce travail de thèse un procédé technologique original permettant la réalisation de ces dispositifs dans la centrale de technologie du LAAS-CNRS, avec la simulation de chaque opération du processus.<br />Nous avons mis au point une fiche pour la caractérisation électrique des dispositifs, du mode statique au mode dynamique, et vérifié la conformité aux simulations SILVACO, et au modèle initial. Les résultats obtenus sont déjà excellents, compte tenu qu'il s'agit d'une première étape de prototypage, et comparables avec les résultats publiés dans la littérature.<br />Ces composants sur silicium peuvent intervenir dans toutes les applications où il y a un photomultiplicateur, et le remplacer. Les applications sont donc très vastes et la croissance du marché très rapide. Nous présentons une première expérience d'astrophysique installée au Pic du Midi qui a détecté des flashs Tcherenkov de rayons cosmiques avec cette nouvelle technologie à semi-conducteur.

Depuis les débuts de l'astrophysique nucléaire, les découvertes ont toujours été liées à des progrès instrumentaux. Cela est particulièrement vrai dans le domaine X-durs / gamma mous où l'intense bruit de fond induit dans les détecteurs par les rayons cosmiques et les ceintures de van Allen, associé à la faible section efficace d'interaction des rayonnements avec les matériaux du détecteur limitent la sensibilité des télescopes. Il semble aujourd'hui que la technologie des télescopes à masque codés arrive à ses limites, avec les deux instruments à bord d'INTEGRAL. Comment dans ces conditions continuer à faire des découvertes? De nombreuses équipes développent actuellement des télescopes Compton de deuxième génération qui semblent pouvoir apporter une partie de la réponse. Au CESR, une option complémentaire est développée depuis quelques années, réaliser une lentille focalisant les rayons gamma de faible énergie. <br /><br />Les lentilles de Laue qui ont été étudiées focalisent les rayonnements de la bande des rayons gamma mous (100 keV – 1 MeV) par le biais de la diffraction de Bragg dans le volume de cristaux. La focale associée à une telle lentille est de l'ordre de 100 m, ce qui nécessite un vol en formation pour pouvoir réaliser un télescope spatial. L'avantage de ce concept est de concentrer les rayons gamma depuis une large surface de collection vers un détecteur de faible volume, augmentant ainsi le rapport signal sur bruit significativement par rapport aux instruments actuellement en vol, et donc permettant d'atteindre une sensibilité sans précédent dans cette bande d'énergie.<br /><br />La faisabilité du concept ayant précédemment été démontrée par le projet CLAIRE, mon travail de thèse a consisté à faire évoluer ce premier prototype vers un concept de mission exploitable scientifiquement. Je me suis principalement attaché à deux aspects : D'une part, la modélisation de la lentille, avec le développement d'un code de simulation rapide (non Monte-Carlo) qui a par la suite été la base de nombreux outils d'optimisation du design et d'évaluation des performances en terme de surface efficace, champs de vue, et sensibilité. <br /><br />L'autre partie de mon travail a consisté à trouver et caractériser des cristaux potentiellement intéressants pour la réalisation d'une lentille de Laue. Des cristaux de cuivre mosaïque, de germanium mosaïque, des alliages de silicium et germanium avec un gradient de concentration et des empilements de wafers de silicium et de germanium ont été mesurés sur différentes installations incluant le synchrotron européen de Grenoble (ESRF) ainsi que l'instrument GAMS 4 de l'ILL. Ces mesures m'ont permis de dresser l'état de l'art des cristaux actuellement disponibles et utilisables pour une lentille gamma. <br /><br />Ces travaux ont été appliqués à la conception et l'évaluation des performances des missions MAX et Gamma Ray Imager respectivement proposées au CNES et à l'agence spatiale Européenne.

Cette thèse présente quelques applications des théories alternatives de la gravitation relativiste. Nous étudions en particulier le mouvement à deux corps dans une théorie purement scalaire de la gravitation et la production d'ondes gravitationnelles par les systèmes binaires. Nous obtenons nombre de résultats analytiques et numériques relatifs à ce problème. Nous étudions également en détail la théorie MOND (pour \textit{Modified Newtonian Dynamics}) qui cherche à expliquer, en particulier, les courbes de rotation des galaxies en terme d'une modification des lois de la gravitation, et non à l'aide d'un surplus de matière inconnue et invisible, la matière noire. Cela nécessite de recourir à une théorie qui diffère de la relativité générale au moins dans le régime non-relativiste et des champs faibles, ie. qui ne se réduise pas à la théorie de Newton dans cette limite. La construction d'une telle théorie est l'objet d'une partie de cette thèse. Nous présentons quelques modèles alternatifs à la relativité générale susceptibles de rendre compte de la phénoménologie souhaitée, en proposons de nouveaux, et les analysons en détail à la lumière des contraintes les plus importantes que doit satisfaire toute théorie raisonnable : accord avec l'expérience, stabilité, causalité, localité, en plus d'être naturelle. Nous montrons que des problèmes théoriques imposent de modifier significativement la phénoménologie usuelle de MOND, au moins dans les cadres formels les plus usités. Nous proposons également un modèle de l'anomalie Pioneer, et montrons enfin comment expliquer la vitesse d'échappement à la galaxie sans recours à un quelconque halo de matière noire.