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La recherche du boson de Higgs implique une bonne uniformité de la réponse du calorimètre électromagnétique d'ATLAS pour l'étude de ses canaux leptoniques et photoniques.<br /><br /><br />Dans la première partie de cette thèse, j'ai développé un outil de monitorage fiable pour s'assurer de la qualité des données prises lors de ces tests, démontré que la procédure de production des coefficients de filtrage optimal comporte un artefact qui influe sur l'uniformité de la réponse en énergie d'un module et contribué à la mise en place d'un algorithme de remplacement des coefficients manquants.<br /><br /><br />La seconde partie concerne l'étude du canal q q H -> q q W W -> q q l nu j j pour un Higgs de 300 GeV/c2. Le résultat rapporte dans le TER ne permettait pas d'exploiter ce canal pour une découverte car les distributions du signal et des fonds se confondaient. Grâce à une nouvelle approche plus globale associée à une nouvelle coupure soir la masse du système Wj et à un relâchement de certaines coupures, j'ai montré que ce canal permet la découverte du boson de Higgs ainsi que la mesure du couplage H -> WW.

Dans le domaine de l'électronique de puissance, afin d'améliorer l'efficacité du fonctionnement des associations convertisseurs-machines, les semi-conducteurs utilisés fonctionnent à des fréquences de plus en plus élevées, ceci engendre des perturbations électromagnétiques très contraignantes.Durant cette étude, nous nous intéressons particulièrement aux perturbations conduites de mode commun (MC) qui est le mode le plus pénalisant dans ce genre de système. Ces perturbations vont d'une part dégrader les roulements du moteur et d'autre part se propager vers l'alimentation et engendrer des perturbations rayonnées qui peuvent créer des dysfonctionnements dans les appareils environnants, notamment les systèmes électroniques bas niveau. Ces perturbations, qui font partie des problèmes de compatibilité électromagnétique (CEM), attirent de plus en plus l'attention des industriels, notamment dans le domaine aéronautique qui s'oriente vers une génération d'avions « plus électriques ». Pour assurer la sûreté de fonctionnement, il convient de respecter des normes de CEM strictes (ex. DO-160D en aéronautique). La modélisation du système constitue le point de départ de ce travail. L'approche choisie, dite « quadripolaire », est basée sur des mesures spécifiques de la tension de MC générée par l'onduleur, et des impédances équivalentes de MC de chaque constituant du système qui est représenté par un quadripôle associé à une matrice d'impédance [Z]. Ce modèle simple, efficace et surtout versatile nous permet d'estimer ou de calculer directement dans le domaine fréquentiel les courants et les tensions de MC aux différents points du circuit. La confrontation aux résultats expérimentaux montre la validité du modèle sur une large gamme de fréquences. Ce modèle est ensuite exploité à des fins d'études de sensibilité et de dimensionnement de solutions de réduction des perturbations conduites de MC. Enfin, un modèle, tenant compte du courant circulant dans le plan de masse, propose une modélisation proche d'un système d'entraînement réel installé en secteur industriel ou à bord d'un avion.

Les algorithmes de corrélation, ou plus généralement de filtrage global, ont connu récemment des progrès importants, et permettent de résoudre des problèmes difficiles de reconnaissance de formes. Cependant, ces algorithmes ne sont pas habituellement utilisables tels quels dans un corrélateur optique, car ils ne prennent pas en compte les limitations imposées par les composants de représentation des images, à savoir les modulateurs spatiaux de lumière.<br /><br />Nous proposons une technique d'optimisation des filtres de corrélation adaptée aux architectures optiques. Cette méthode est fondée sur une optimisation multi-critères, effectuée sous contrainte d'implantation optique. Nous illustrons les performances des filtres ainsi obtenus pour les architectures de corrélation cohérente par synthèse de pupille et par transformation de Fourier conjointe, ainsi que pour l'architecture de corrélation incohérente par ombroscopie.<br /><br />Si les architectures de corrélation optique par synthèse de pupille cohérente et par transformation de Fourier conjointe ont suscité un intérêt important ces dernières années, il n'en va pas de même pour l'architecture de corrélation incohérente par ombroscopie. Différents auteurs ont jugé les performances de cette architecture trop faibles en comparaison de celles des architectures cohérentes, à la suite de quoi elle a été quasiment abandonnée. Une grande part de notre travail a donc été consacrée à une ``réhabilitation'' de cette architecture à la lumière des nouveaux composants.<br /><br />Nous présentons une analyse détaillée de la corrélation optique incohérente suivant le principe de l'ombroscopie. Nous montrons comment réaliser des compromis entre les effets antagonistes dûs à la diffraction et aux non-uniformités photométriques. Nous appliquons expérimentalement notre méthode d'optimisation multi-critères suivant un schéma bipolaire. Ces filtres bipolaires nous permettent d'obtenir de très bonnes performances.

Le Modèle Standard est la théorie qui décrit le mieux les interactions fondamentales. Cependant le mécanisme de Higgs et son boson associé n'ont pas encore été découverts. Le calorimètre électromagnétique jouera un rôle prépondérant dans sa découverte, s'il existe.<br /><br />Dans une première partie, une cartographie finale des cellules à problèmes du tonneau du calorimètre électromagnétique a été réalisée. <br /><br />Ensuite, le code pour l'étalonnage du calorimètre a été migré dans l'environnement logiciel d'ATLAS (ATHENA), puis il a été testé et validé avec les données du test en faisceau de 2004. Dans ce code, des coefficients de filtrage optimal, qui permettent de reconstruire l'énergie déposée dans le calorimètre tout en minimisant les bruits électronique et d'empilement, sont déterminés pour chaque cellule. Pour cela, un modèle avait été développé pour prédire la forme du signal de physique à partir de celui d'étalonnage.<br /><br />Dans une troisième partie, l'étude et la comparaison de deux algorithmes pour la reconstruction et l'identification des t dans leur mode hadronique ont été réalisées.<br /><br />Enfin dans une quatrième partie, l'étude de l'un des canaux les plus importants pour la recherche d'un Higgs du Modèle Standard de basse masse (115 < mHiggs < 145 GeV/c2) a été effectué, à savoir la production du Higgs par fusion de bosons vecteurs faibles, suivi de sa désintégration en une paire de leptons taus. Cette étude a été menée pour une luminosité intégrée de 30 fb-1 avec des données de simulation rapide et complète du détecteur ATLAS. Une étude du fond dominant Z+n jets (n < 6) a aussi été réalisée.

VIRGO est un détecteur d'ondes gravitationnelles basé sur un interférom etre de Michelson<br />ayant des bras de 3 km de long. Cette thèse porte sur l'étude du système qui, en<br />mesurant la puissance du faisceau transmis par l'interféromètre, détecte le passage d'une<br />onde gravitationnelle.<br /><br /><br />Grâce à une simulation du détecteur, on montre que le filtrage du faisceau avec une<br />cavité optique permet d'améliorer la sensibilité de l'interféromètre. Les performances du<br />filtrage optique de cette cavité sont ensuite mesurées grâce à un interféromètre de test.<br />Un système de contrôle automatique de la longueur de la cavité est enfin présenté. Il est<br />basé sur l'analyse, grâce à une caméra CCD, de la forme du faisceau.<br /><br /><br />Le système de lecture du faisceau est ensuite étudié pour gérer la dynamique du signal<br />sans dégrader la sensibilité du détecteur. On définit en particulier la mise en forme du<br />signal venant de chaque photodiode avant sa numérisation. Une procédure de calibration<br />permettant de mesurer et de corriger en ligne les dispersions entre les canaux de lectures<br />est présentée.<br /><br /><br />La mesure du bruit du système de lecture permet d'estimer sa contribution à la sensibilité<br />du détecteur. Un algorithme de recherche de signaux produit par une coalescence<br />d'étoiles binaires est mis en place. Il est ensuite utilisé pour étudier l'influence du bruit<br />du système de détection dans ce type de recherche.

Dans le cadre de l'expérience EDELWEISS, nous avons cherché des WIMPs, hypothétiques et discrètes particules supersymétriques, qui pourraient éclaircir l'énigme de la matière sombre. Pour cela, nous avons employé un bolomètre à ionisation, monocristal de 70 g de germanium à 20 mK, dans lequel un WIMP diffusant élastiquement sur un noyau créerait deux signaux : une impulsion de température et une charge. Afin de s'affranchir des bruits électroniques affectant nécessairement les signaux, faibles, nous avons appliqué une méthode de filtrage optimal dans l'espace des fréquences. Elle fournit des résolutions de 1.2 keV LTMH à 122 keV d'énergie sur les deux voies. D'autre part, elle permet de bien séparer jusqu'aux basses énergies le signal attendu (reculs nucléaires) des contaminations radioactives photoniques (reculs électroniques, plus ionisants pour une énergie identique). Ainsi, sur des étalonnages, nous rejetons 99.7% du fond,tout en conservant 95% du signal, au-delà de 15 keV. Lors des 1.17 kg.jours de données prises pour chercher les WIMPs, nous avons constaté une population du fond radioactif s'immisçant dans le signal attendu. Il s'agit vraisemblablement d'une composante électromagnétique de basse énergie, interagissant superficiellement dans le détecteur, où la charge ne peut être collectée complètement. Néanmoins, moyennant la conservation de seulement la moitié du signal, nous pouvons encore rejeter 98.5% du fond. Ceci permet de passer d'un taux de 40 évts/j/kg/keV à une limite supérieure (à 90%) conservatrice sur le signal de 0.6 évts/j/kg/keV. Il s'agit d'une amélioration de près de trois ordres de grandeur depuis la campagne précédente, et qui se rapproche des zones prédites par la supersymétrie.

ATLAS est l'une des quatre expériences qui fonctionneront auprès du LHC, le futur collisionneur à protons du CERN. Cet accélérateur, dont le démarrage est prévu en 2007, permettra de prolonger les études menées auprès de ses prédécesseurs, telles que les recherches du boson de Higgs du modèle standard ou de signatures d'une nouvelle physique. Ces études seront facilitées par la puissance du LHC : énergie de 14 TeV dans le centre de masse et luminosité intégrée annuelle de 10 fb-1 durant les trois premières années, puis de 100 fb-1.<br> Dans le cadre de la collaboration ATLAS, le Centre de Physique des Particules de Marseille a en charge, entre autre, la construction de la moitié des modules qui composent le bouchon du calorimètre électromagnétique. La description de ce sous-détecteur et les étapes de sa construction, en particulier les tests électriques qui permettent la validation du montage de chaque module, sont présentées dans ce document. Les résultats de ces tests, obtenus pour les cinq premiers modules de série, sont analysés.<br> Les performances d'un module de pré-série (module 0), testé sous faisceau au CERN en 1999, sont également exposées. Les études menées sur l'uniformité de la réponse du détecteur ont permis d'effectuer des améliorations importantes sur les constituants du calorimètre. Un terme constant global de 0.6% a été déterminé dans la partie (roue) interne du bouchon.

Les modes de désintégrations leptoniques et photoniques représentent les canaux les plus prometteurs pour la recherche d'un boson de Hoggs de masse intermédiaire au LHC. Une bonne uniformité de la réponse du calorimètre électromagnétique d'ATLAS est nécessaire pour atteindre le terme constant sur la résolution en énergie de 0.7% requis pour une telle étude. <br> La première partie de cette thèse porte sur l'étalonnage électronique absolu du calorimètre électromagnétique d'ATLAS. Une étude détaillée du système d'étalonnage, du détecteur et de la chaîne de lecture a été réalisée pour améliorer la compréhension de la réponse du détecteur. Une méthode originale de pédiction de la réponse à un signal d'ionisation, basée sur une convolution du signal d'étalonnage a été développée permettant d'ateindre la précision requise sur la description du signal pour la contribution au terme constant (0.3%). L'analyse des tests en faisceau du module prototype a montré que le calorimètre atteint les performances requises en termes de résolution locale et de linéarité. Une étude sur l'uniformité de la réponses a montrée une dispersion inférieure à 0.8% sur une zone Delta nu * Delta phi = 1.2*0.75. <br> Dans une seconde parie, le potentiel du dértecteur ATLAS pour la découverte d'un Higgs produit par fusion de bosons vecteurs se désintégrant en modes invisibles a été évalué. Une méthode de mesure des bruits de fond à partir d'événements de physique a été développée. De plus, la possibilité de déclencher sur de tels événements est discutée, montrant la faisabilité d'une telle étude. Une limite inférieure sur le rapport de branchement du Higgs en invisible de 25% à 95% de niveau de confiance, pour 30 fb-1 de données et une masse m_H = 120 GeV/c2 pourrait être atteinte.

L'hadronthérapie est une technique de traitement de tumeurs basée sur l'irradiation par un faisceau d'ions. La distribution de dose peut être contrôlée durant le traitement par plusieurs techniques dont la tomographie par émission de positons (TEP). En effet, les collisions nucléaires entre les ions incidents et le milieu cible produisent des émetteurs bêta+, dont la distribution spatiale est corrélée à la dose. Toutefois, cette application est pénalisée par une faible activité bêta+, une forte activité parasite, et nécessite une reconstruction rapide. La mesure de temps de vol semble un facteur crucial pour rendre cette technique faisable. Ce travail part d'un concept d'électronique frontale basé sur l'échantillonnage et le traitement numérique des signaux de détecteurs pour reconstruire l'énergie et le temps. Les limites statistiques à la résolution temporelle déterminées par le processus de scintillation sont examinées théoriquement. Un dispositif expérimental à deux détecteurs à scintillation en coïncidence est utilisé pour tester différents algorithmes : des discriminateurs (à seuil fixe, à fraction constante) et des filtres numériques (moindres carrés, optimal, passe-bas). Leurs performances temporelles sont similaires, excepté le filtre des moindres carrés, inadapté au bruit non-stationnaire du signal de scintillation. Plusieurs scintillateurs et configurations sont testés, confirmant l'importance du rendement lumineux, des constantes de temps de scintillation et de la réponse du photodétecteur. Un détecteur à base de photodiode à avalanche est testé dans le cadre de la construction d'un démonstrateur multivoies, qui sera utilisé pour des tests en faisceau.