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Résumé: Ce mémoire de maîtrise est une étude des probabilités d’interactions (sections efficaces) des électrons de basse énergie avec une molécule d’intérêt biologique. Cette molécule est le tétrahydrofurane (THF) qui est un bon modèle de la molécule constituant la colonne vertébrale de l’ADN; le désoxyribose. Étant donné la grande quantité d’électrons secondaires libérés lors du passage des radiations à travers la matière biologique et sachant que ceux-ci déposent la majorité de l’énergie, l’étude de leurs interactions avec les molécules constituant l’ADN devient rapidement d’une grande importance. Les mesures de sections efficaces sont faites à l’aide d’un spectromètre à haute résolution de pertes d’énergie de l’électron. Les spectres de pertes d’énergie de l’électron obtenus de cet appareil permettent de calculer les valeurs de sections efficaces pour chaque vibration en fonction de l’énergie incidente de l’électron. L’article présenté dans ce mémoire traite de ces mesures et des résultats. En effet, il présente et explique en détail les conditions expérimentales, il décrit la méthode de déconvolution qui est utilisée pour obtenir les valeurs de sections efficaces et il présente et discute des 4 résonances observées dans la dépendance en énergie des sections efficaces. En effet, cette étude a permis de localiser en énergie 4 résonances et celles-ci ont toutes été confirmées par des recherches expérimentales et théoriques antérieures sur le sujet des collisions électrons lents-THF. En outre, jamais ces résonances n’avaient été observées simultanément dans une même étude et jamais la résonance trouvée à basse énergie n’avait été observée avec autant d’intensité que cette présente étude. Cette étude a donc permis de raffiner notre compréhension fondamentale des processus résonants impliqués lors de collisions d’électrons secondaires avec le THF. Les valeurs de sections efficaces sont, quant à elles, très prisées par les théoriciens et sont nécessaires pour les simulations Monte Carlo pour prédire, par exemple, le nombre d’ions formées après le passage des radiations. Ces valeurs pourront justement être utilisées dans les modèles de distribution et dépôt d’énergie au niveau nanoscopique dans les milieux biologiques et ceux-ci pourront éventuellement améliorer l’efficacité des modalités radiothérapeutiques. / Abstract: This master’s thesis is a study of interactions probabilities (cross sections) of low-energy electrons with an important biomolecule. The studied molecule is tetrahydrofuran (THF) which is a good model for the DNA backbone constituent deoxyribose. Knowing the important quantity of secondary electrons generated by the radiations passage through the biological matter and knowing that these low-energy electrons are responsible for the majority of the energy deposited, the study of their interactions with DNA constituents becomes rapidly important. Cross sections measurements are performed with a high-resolution electron energy loss spectrometer. The electron energy loss spectra obtained from this spectrometer allow cross sections calculations for each vibration mode as a function of electron incident energy. The article presented in this master thesis describes in details the experimental methods, it presents energy loss spectra and it shows and discusses results obtained in this project. The energy dependence of the cross sections allows the observation of multiple resonances in many vibration modes of THF. Effectively, this study allows the energy localisation of 4 resonances, which have all been confirmed by previous experimental and theoretical studies on the electron-THF collisions. Additionally, these resonances have never been observed simultaneously in the same study and the resonance found at low incident energy has never been observed with as much intensity as this present work. This study allowed a better understanding of the fundamental processes occurring in collisions of low-energy electrons with THF. The cross sections values are highly prized by theorists and they are essential for Monte Carlo simulations. These values will be used in models for energy distribution and deposition in biological matter at nanoscopic scales, thereby they will eventually improve the efficiency of radiotherapeutic modalities.

Characteristic L-shell x rays of the five rare earths Pr, Sm, Eu, Gd, and Dy were studied in this work. The x rays were produced by ionization from 0.3 to 2.0 MeV protons from the 2.0 MV Van de Graaff at North Texas State University. Total L-shell ionization and x-ray production cross sections were measured for Sm and compared to the BEA, CBEA and PWBA theories. Total L-shell ionization cross sections were measured for Pr, Eu, Gd, and Dy and compared to the BEA, CBEA, and PWBA. The CBEA and PWBA fit the samarium data well for both ionization and x-ray production cross sections. The BEA was generally 40 per cent lower than the data. The CBEA and the PWBA also fit the ionization cross section data for Pr, Eu, Gd and Dy, while the BEA was generally 40 per cent lower than the data.

We present the new framework based on BFKL and DGLAP evolution equations in which the leading in(Q(_2)) and in(l/x) terms are treated on equal footing. We introduce a pair of coupled integro-difFerential equations for the quark singlet and the unintegrated gluon distribution. The observable structure functions are calculated using high energy factorisation approach. We also include the sub-leading in (l/x) effects via consistency constraint. We argue that the use of this constraint leads to more stable solution to the Pomeron intercept than that based on the NLO calculation of the BFKL equation alone and generates resummation to all orders of the major part of the subleading in (l/x) effects. The global fit to all available deep inelastic data is performed using a simple parametrisation of the non-perturbative region. We also present the results for the longitudinal structure function and the charm component of the F(_2) structure function. Next; we extend this approach to the low Q(^2) domain. At small distances we use the perturbative approach based on the unified BFKL/DGLAP equations and for large distances we use Vector Meson Dominance Model and, for the higher mass qq states, the additive quark approach. We show the results for the total cross section and for the ratio of the longitudinal and transverse structure functions. Finally, we calculate the dijet production and consider the decorrelation effects in the azimuthal distributions caused by the diffusion in the transverse momentum k(_r) of the exchanged gluon. Using the gluon distribution which is fixed by the fit to the DIS data we are able to make absolute predictions. We show the results for the dF(_r)/dɸ, the total cross section and also the distributions in Q(^2) as well as in the longitudinal momentum fraction of the gluon. Our theoretical predictions are confronted with the measurements made using ZEUS detector at HERA.

Dans les plasmas chauds denses, la distribution spatiale des électrons libres et des ions peut affecter fortement la structure atomique. Pour tenir compte de ces effets, nous avons implémenter un potentiel plasma fond´ sur le modèle d’un gaz d’électron uniforme et sur une approche de type Thomas-Fermi dans le Flexible Atomic Code (FAC). Ce code a été utilisé, pour obtenir les énergies, les fonctions d’onde, et les taux radiative modifiés par l’environnement plasma. Dans des ions hydrogénoides, les résultats numériques ont été comparés avec succès à un calcul analytique basé sur la théorie des perturbations du premier ordre. Dans le cas des ions multi-électronique, on observe un décalage des niveaux, en accord avec d’autre calcul récent. Diverses méthodes pour les calculs de section efficace de collision sont examinées. L’influence de la densité du plasma sur ces sections est analysée en détail. Certaines expressions analytiques sont propos´es pour les ions hydrogénoides comme dans la limite où l’approximation de Born ou Lotz s’applique et sont comparés aux résultats numériques du code de FAC. Enfin, à partir de ce travail, nous étudions l’influence de l’environnement de plasma sur notre modèle collisionel-radiatif nommé -Foch-. En raison de cet environnement, la charge moyenne du plasma augmente, ceci est principalement due a l’abaissement du continuum. Nous observons également, le décalage des raies sur les spectres d’émission lié-lié. Un bon accord est trouvé entre notre travail et les données expérimentales sur un plasma de titane. / In hot dense plasmas, the free-electron and ion spatial distribution may strongly affect the atomic structure. To account for such effects we have implemented a potential correction based on the uniform electron gas model and on a Thomas-Fermi Approach in the Flexible Atomic Code (FAC). This code has been applied to obtain energies, wave-functions and radiative rates modified by the plasma environment. In hydrogen-like ions, these numerical results have been successfully compared to an analytical calculation based on first-order perturbation theory. In the case of multi-electron ions, we observe level crossings in agreement with another recent model calculation. Various methods for the collision cross-section calculations are reviewed. The influence of plasma environment on these cross-sections is analyzed in detail. Some analytical expressions are proposed for hydrogen-like ions in the limit where Born or Lotz approximations apply and are compared to the numerical results from the FAC code. Finally, from this work, we study the influence of the plasma environment on our collisional-radiative model so-called -Foch-. Because of this environment, the mean charge state of the ions increases. The line shift is observed on the bound-bound emission spectra. A good agreement is found between our work and experimental data on a Titanium plasma.

Cette thèse traite de l’enregistrement de la déformation, à différentes échelles de temps et d’espace dans la chaîne plissée de Malargüe et le bloc de San Rafael, situés dans la partie septentrionale du bassin de Neuquén en Argentine. La première partie du travail comprend une analyse de la déformation finie (chaîne de Malargüe) et de la déformation active (bloc de San Rafael) à l’échelle macroscopique. De manière générale, les coupes structurales régionales proposées mettent clairement en évidence le rôle l’héritage structural lié aux structures générées lors de l’ouverture du bassin au Jurassique. Nous montrons également que les mécanismes de soulèvement actuels du bloc de San Rafael à l’est reprennent les modalités de la déformation d’âge Miocène dans la chaîne. Contrairement au mode de structuration des prismes critiques classiques caractérisés par la localisation de la déformation le long d’un niveau de décollement, la structuration de la chaîne est ici issue d’une déformation distribuée plus largement dans la lithosphère. A l’échelle de l’endommagement mesoscopique, la fracturation régionale nous a permis d’enregistrer les différents champs de contraintes régionaux liés aux phases de raccourcissement depuis le domaine pré-plissement jusqu’à la phase syn-plissement. Ces différentes phases sont en accord avec la cinématique de la convergence de la plaque Nazca depuis le Crétacé supérieur. A l’échelle microscopique, l’analyse des propriétés de susceptibilité magnétique des roches met en évidence, d’une part, une compartimentalisation de la déformation à l’échelle de la matrice liée à l’héritage structural extensif. D’autre part, la distribution spatiale de cet endommagement ne démontre pas l’existence de gradient clair des fabriques magnétiques depuis l’avant-pays vers les zones internes ce qui confirme le caractère atypique du système Andin à la latitude de 35°S. Ce dernier étant principalement contrôlé par une déformation distribuée, liée à l’héritage structural et singulièrement différente de celle attendu dans le cadre de la théorie du prisme critique. / This PhD project deals with multiscale record of the tectonic signal in the Malargüe fold-and-thrust-belt (MFTB) located in the northern part of the Neuquén basin (Argentina). The first results presented rely on the study of the macroscopic finite strain in the fold-belt and the characterization of the active deformation of the San Rafael Block uplift. The cross-sections we produce show that structural inheritance related to the Jurassic extension is the main parameter controlling the belt structure. In addition we proposed that the building mechanisms that controlled the MFTB evolution by Miocene times are the same than those triggering the present day San Rafael block uplift. The second part of this work is dedicated to mesoscopic strain pattern analysis recorded by fracture networks. Throughout the MFTB, we are able to describe the occurrence of four main fractures sets emplaced in several stress regime that are linked (1) to the inheritance and (2) to the well-known compression phases from pre-folding to syn-folding settings. Finally the third part of this work describes the microscopic damage recorded by the anisotropy of magnetic susceptibility method. We mainly evidence that there is no clear gradient of magnetic fabrics from foreland to hinterland and that deformation is compartmentalized by structural inheritance. This atypical pattern of magnetic fabrics succession reveals that the matrix damage is governed by the same strain distribution as those observed at macroscopic scale thus providing a supplementary argument to consider the Andean system at these latitudes as singularly different from a classical Coulomb wedge.

La recherche du boson de Higgs ainsi que celle de nouvelle physique auprès du LHC requiert une excellente compréhension des processus du Modèle Standard du fait de leurs signatures expérimentales similaires. La capacité de mesurer le plus précisément possible l'énergie des objets reconstruits dans les détecteurs est par ailleurs primordiale à la fois pour effectuer des mesures de précision et pour accroître la sensibilité des analyses à des signaux de physique au-delà du Modèle Standard. Les travaux présentés dans cette thèse s'attachent à ces deux points par l'étude d'événements contenant un ou plusieurs jets associés à un boson Z avec le détecteur ATLAS. D'une part, ces événements sont utilisés pour améliorer la calibration en énergie des jets de faible impulsion transverse, d'une importance capitale pour les analyses utilisant le dénombrement de jets ou leur veto. D'autre part la section efficace différentielle de production de ces événements est mesurée en fonction de nombreuses observables et comparée à diverses prédictions théoriques. Ces mesures pourront être utilisées pour améliorer les prédictions qui servent de modèles de bruit de fond dans des analyses sur le boson de Higgs et de recherche de physique au-delà du Modèle Standard. / The Higgs boson search as well as searches for new physics at the LHC require a very good understanding of Standard Model processes due to their similar experimental signatures. In addition, the ability to precisely measure the energies of reconstructed objects within the detectors is crucial in order to perform precision measurements and to improve the sensitivity to physics signals beyond the Standard Model. The results presented in this thesis address these two points by studying events containing one or several jets associated to a Z boson with the ATLAS detector. These events are used to improve the jet energy calibration in the low transverse momentum regime, which is important for analyses making use of jet counting or jet veto. The differential cross section for the production of such events is also measured as a function of several observables and compared to various theoretical predictions. These measurements will serve to improve the predictions used to model background contamination in Higgs analyses and searches for new phenomena.

Strahlungskorrekturen zur Hadronproduktion bei niedrigen Energien, wie man sie an den e+e- -Beschleunigern DAFNE und VEPP-2M misst, werden untersucht. Ziel dieser Arbeit ist es, die von QED--Korrekturen befreiten hadronischen Wirkungsquerschnitte aus den hadronischen Daten mit einer Praezision auf Promille-Niveau zu extrahieren. Hadronische Praezisionsdaten werden benoetigt, um den theoretischen Fehler zur laufenden Feinstrukturkonstanten alpha(s) und zum anomalen magnetischen Moment des Myons a(mu) zu senken und sie stellen daher einen Schluessel zur moeglichen Entdeckung ``neuer Physik'' dar. Insbesondere die Paarproduktion geladener Pionen e+e- -> pi+ pi- unterhalb einer Energie von 1 GeV ist von grosser Wichtigkeit. Zu diesem Prozess werden die vollstaendigen O(alpha)-QED-Korrekturen zum Anfangszustand, Endzustand sowie die Interferenzkorrekturen berechnet. Analytische Formeln zu den virtuellen und reellen photonischen Korrekturen werden angegeben. Der totale Wirkungsquerschnitt sigma, die Pion-Winkelverteilung dsigma/dcos(theta) und die Invariantemasseverteilung des Pionpaars dsigma/ds' werden fuer den Fall realistischer kinematischer Schnitte untersucht. Es wird gezeigt, dass zusaetzlich zu den vollstaendigen O(alpha)-Korrekturen zusaetzlich die photonischen Anfangszustandskorrekturen der Ordnung O(alpha^2) und fuehrende Photonbeitraege der Ordnung O(alpha^3) sowie Beitraege zur e+ e- -Paarabstrahlung vom Anfangszustand beruecksichtigt werden muessen wenn mindestens eine Genauigkeit auf Prozent-Niveau verlangt wird. Fuer die Datenanalyse wird der Schwerpunkt auf eine inklusive Behandlung aller Photonen gelegt. Die Messung sowohl des totalen Wirkungsquerschnitts als auch der pi+ pi- Invariantemasseverteilung betreffend wird der theoretische Fehler dieser Behandlung der Strahlungskorrekturen mit 2 Promille abgeschaetzt. Ausserdem wird die Modellunsicherheit als Folge der Pion-Substruktur diskutiert. Um den Formfaktor mit der gewuenschten Praezision aus den experimentellen Daten extrahieren zu koennen, wurde ein auf diese Fragestellung zugeschnittenes Fortran-Programm geschrieben, welches die Beruecksichtigung realistischer kinematischer Schnitte erlaubt. Insgesamt erfuellt die Genauigkeit der theoretischen Vorhersagen die Erfordernisse der Niedrigenergie- e+ e- -Experimente wie diejenigen bei DAFNE oder VEPP-2M. / Radiative corrections to low energy hadron production as measured at the e+ e- colliders DAFNE and VEPP-2M are investigated. The goal of this work is to provide the theoretical condition for extracting hadronic cross sections undressed from QED corrections from the measured data with a precision of per mill level. High precision hadronic data are required to reduce the theoretical error of the running fine structure constant alpha(s) and the muon anomalous magnetic moment a(mu) and therefore represent a key to a possible discovery of ``new physics''. Especially the channel of charged pion pair production e+e- -> pi+ pi- below 1 GeV appears to be of great importance. To this process the complete O(alpha) QED initial state, final state and initial-final state interference corrections are calculated. Analytic formulae are given for the virtual and for the real photon corrections. The total cross section sigma, the pion angular distribution dsigma/dcos(theta) and the pi+ pi- invariant mass distribution dsigma/ds' are investigated in the regime of experimentally realistic kinematical cuts. It is shown that in addition to the full O(alpha) corrections also the O(alpha^2) and leading log O(alpha^3) photonic corrections as well as the contributions from IS e+ e- pair production have to be taken into account if at least per cent accuracy is required. For the data analysis I focus on an inclusive treatment of all photons. The theoretical error concerning this treatment of radiative corrections is then estimated to be 2 per mill for both the measurement of the total cross section and the pi+ pi- invariant mass distribution. In addition the model uncertainty due to the pion substructure is discussed. To be able to extract the pion form factor from the experimental data with the desired accuracy a dedicated Fortran program was written which allows to take into account experimentally realistic kinematical cuts. Altogether the precision of the theoretical prediction matches the requirements of low energy e+ e- experiments like the ones at DAFNE and VEPP-2M.