Les collisions d'ions lourds aux énergies de Fermi conduisent à la formation de noyaux chauds. <br />Selon l'énergie d'excitation mise en jeu, plusieurs modes de décroissance sont observés, en particulier une émission de fragments complexes (Z>2), dont l'origine est encore mal comprise. <br />Le GANIL permet d'explorer sur une large gamme en énergie, entre 32 et 95 MeV/u, la fonction d'excitation du système Ar+Ni depuis l'« évaporation » jusqu'à la «vaporisation » complète des noyaux chauds en particules légères (neutrons, isotopes de H, He). <br />L'analyse des mécanismes de réaction a montré, pour des petits paramètres d'impact, la domination des collisions binaires très inélastiques. <br />Ces dernières ont motivé une analyse en deux sources, des événements bien mesurés par le détecteur INDRA, à l'aide d'une méthode de reconstruction fondée sur l'«arbre minimum». <br />Des énergies d'excitation voisines de 20 MeV/A sont atteintes, à 95 MeV/u, dans les collisions centrales. <br />Pour les collisions violentes, le partage de l'énergie n'est plus équilibrée entre les deux partenaires, le quasiprojectile ayant une énergie d'excitation par nucléon plus élevée que la quasi-cible. <br />Entre 2 et 8 MeV/A d'énergie d'excitation totale du système, correspond une phase de production importante de fragments de masses intermédiaires qui sature autour de 10 MeV/A. <br />Le déclin du régime de «multifragmentation», au-delà de 15 MeV/A, coïncide avec la probabilité croissante d'observer la «vaporisation» des deux noyaux chauds, dont le seuil se situe aux environs de 8 MeV/A. <br />Par ailleurs, l'augmentation régulière de la température extraite des rapports isotopiques He-Li en fonction de l'énergie d'excitation du quasi-projectile suggère une évolution progressive des modes de décroissance des noyaux chauds, en accord avec les prédictions de modèles statistiques. <br />Aucun signe d'une transition de phase du premier ordre de type liquide-gaz n'est observé pour ces noyaux légers.

Ce document décrit une ensemble de travaux effectué entre 1985 et 2003 dans le domaine de la spectroscopie laser des atomes. Il s'agit des mesures d'écart isotopiques (Gd, Xe), de la détermination de la constante de Rydberg, de la mesure du Lamb shift du niveau fondamental de l'hydrogène ainsi que de la violation de la parité dans le Cs. Un survol des candidats atomiques , moléculaires et ioniques susceptibles de fournir une horloge optique est suivi de la description d'un projet concernant l'atome d'argent. Cette expérience, entreprise au BNM-INM, Cnam, Paris, vise la réalisation de la seconde grâce à l'emploi d'une transition à deux photons de 661,3 nm sans effet Doppler excitée dans un échantillon d'atomes refroidis par laser. Les premières expériences réalisées avec un jet atomique thermique et des lasers à colorant sont présentées ainsi que le développement des sources laser solides adéquates.

Le Mont Cameroun est un volcan actif situé en bordure du continent africain. Le climat tropical humide régnant sur ses flancs crée des conditions privilégiées pour l'étude des processus d'altération des basaltes. L'altération chimique a_ d'abord été examinée dans des coulées massives (d'âge < 100 ans) puis dans des sols formés à partir de dépôts pyroclastiques récents (810 - 4530 ans). Les coulées massives ne montrent pas de transformations chimiques notables liées à l'altération, ainsi qu'en témoignent les concentrations en éléments majeurs et traces et les isotopes du Sr, Nd, Pb et' U. Toutefois, deux processus associés à l'interaction eau/roche se produisent à la surface des coulées: (1) un échange de cations entre les ions Na+ de la lave et les ions H+ des eaux d'altération et (2) une oxydation partielle du . Fe2+ en Fe3+. Ces modifications chimiques restent très limitées au regard des précipitations dans la zone d'étude (2"à 12 m/an). Nos résultats démontrent que les effets de l'altération sont négligeables sur la composition chimique de laves basaltiques massives soumises à des conditions tropicales humides sur une période de 100 ans. Plus perméables, les sols formés à partir de dépôts pyroclastiques constituent un matériel plus réactif vis-à-vis des solutions d'altération. Ces sols sont significativement enrichis en Cs, Ba, Pb, U, Th, P et appauvris en Na, K, Rb, Mg, Ca, Sr, Ni, Co et Si. Les enrichissements élémentaires, ainsi que les variations isotopiques du Sr, Nd et Pb dans les horizons superficiels, s'expliquent par l'adjonction périodique de poussières sahariennes. Nous montrons que la proportion massique d'aérosols sahariens dans les sols n'excède pas 7%. Les appauvrissements élémentaires résultent de l'hydrolyse des minéraux magmatiques. L'intensité de l'altération ne dépend pas de l'âge des dépôts pyroclastiques mais du temps pendant lequel ils . restent en surface avant d'être recouverts par des laves plus récentes et des conditions paléoclimatiques.

Le bassin versant de la Mé, situé au Nord-Est d'Abidjan, comporte une couverture végétale abondante du fait de l'importance des précipitations, en baisse régulière du reste et de l'existence d'une très épaisse frange d'altération du substratum. Ce substratum est constitué, pour l'essentiel, des formations schisteuses, quartzitiques ou arkosiques du Birrimien et intrudé de granitoïdes. La partie aval du bassin est occupée par les formations sédimentaires côtières. Métasédiments et Granitoïdes ont un chimisme bien distinct. Les données de terrains et images de satellites mettent en évidence plusieurs directions de fracturation qui jouent un rôle hydraulique majeur en créant des conditions d'infiltration et d'emmagasinement des eaux. Ces eaux souterraines correspondent soit à des nappes superficielles d'altérites soit à des nappes profondes localisées dans les fractures et fissures du substratum. Elles peuvent communiquer entre elles du fait des différences de charge hydraulique. La localisation des points d'eau se fait par géomorphologie et photographies aériennes. L'étude des propriétés physico-chimiques des eaux permet de mettre en évidence d'une part l'influence des conditions d'alimentation des nappes sur la composition de leurs eaux et d'autre part l'étroite relation entre cette composition et celle des roches dans lesquelles elles circulent. Les teneurs isotopiques traduisent des difficultés de recharge des nappes et posent ainsi le problème de l'alimentation des populations locales.

Les méthodes RMN standard appliquées à l'analyse structurale des protéines sont basées sur la mesure d'informations géométriques locales entre protons. Le manque de contraintes à longue portée est un facteur limitant pour l'étude des protéines modulaires, des complexes protéiques et des assemblages supramoléculaires. La deutération des échantillons est nécessaire pour l'étude de ces systèmes de grande taille. Néanmoins, le remplacement des protons par du deutérium limite le nombre de contraintes structurales détectables, en particulier des contraintes de distances de types NOEs. Pour résoudre ce problème, une stratégie basée sur la protonation de quelques sites discrets a été mise en place. La protonation spécifique des méthyles dans des protéines constitue un choix optimal pour l'obtention de contraintes à longue portée. Les protocoles de marquage spécifique des méthyles des Isoleucines, des Valines et des Leucines ont été implémentés et optimisés, et une nouvelle méthode de protonation spécifique des Alanines a été développée. Dans des systèmes de taille modérée, l'utilisation de ce type de marquage combiné aux développements d'expériences RMN adaptées permet la détection de contraintes (NOEs et RDCs) entre paire de méthyles séparés par plus de 12 Å. Une méthode robuste a été développée pour extraire des distances avec une très haute précision. Cette approche s'applique également à des protéines de grande taille, ainsi des NOEs entre méthyles distants par plus de 7 Å sont détecté dans un assemblage supramoléculaire de 468 kDa.

Le terme d'énergie de symétrie (Csym) contenu à l'intérieur de l'équation d'état de la matière nucléaire est étudié via l'isoscaling et les formes des distributions isotopiques pour les réactions 40,48Ca+40,48Ca à une énergie incidente de 35 MeV/A. Les collisions périphériques et semi-périphériques sont étudiées. Un couplage entre deux appareils expérimentaux, le spectromètre VAMOS et le multidétecteur INDRA, a été fait. VAMOS a permis de mesurer la charge et la masse des résidus d'évaporation du quasi-projectile (PLF) avec grande précision. Les particules légères chargées ont été mesurées simultanément avec INDRA, permettant d'estimer le paramètre d'impact et l'énergie d'excitation ainsi que de reconstruire le fragment primaire, parent du PLF. L'étude des PLF montre la présence d'un effet pair-impair associé aux effets de désintégrations secondaires. L'extraction d'une information concernant Csym par l'étude des PLF, dans le cadre de cette thèse, est donc difficile, d'où la nécessité de reconstruire le fragment primaire. En étudiant les fragments primaires reconstruits, nous observons une évolution du paramètre Csym/T en fonction de la charge. Cette évolution est attribuée au degré d'excitation des fragments. De plus, la forme des distributions globales de Csym/T nous permet d'extraire le rapport des contributions de surface et de volume à l'énergie de symétrie. Ces rapports nous montrent des effets de surface importants, appuyés par les calculs théoriques. À partir des températures extraites par les spectres en énergie des protons, une valeur de Csym est extraite. Ces valeurs, autour de 30 MeV, sont cohérentes avec des valeurs autour de la densité de saturation.

Le milieu interstellaire (MIS) où se forment les étoiles est constitué de gaz très dilué dominé par l'hydrogène moléculaire, et de grains de poussière de taille submicrométrique. Ces poussières jouent un rôle crucial en atténuant la lumière des étoiles lointaines, protégeant ainsi les molécules du gaz des rayonnements ultra-violets, et en servant de catalyseurs à une chimie hétérogène à très basse température. Outre la synthèse de l'hydrogène moléculaire, la surface des grains permet de former des molécules organiques dites complexes comme le méthanol (CH3OH) à partir de l'hydrogénation (et la deutération) du monoxyde de carbone (CO). Les glaces ainsi formées participent à la complexification moléculaire du MIS et seront à terme intégrées au sein de disques de poussières, berceaux des astéroïdes, comètes et exo-planètes. L'objectif de cette thèse est l'étude des mécanismes d'échanges hydrogène-deuterium sur certains groupements fonctionnels de molécules organiques simples, méthanol par exemple, présentes à la surface ou dans les manteaux des grains interstellaires. La thèse est centrée sur une exploration expérimentale de ces processus en phase condensée, à l'aide d'une expérience de cryogénie synthétisant des glaces à très basse température (15K) couplée à un spectromètre infrarouge. Nous montrons que ces échanges se produisent avant la sublimation du manteau de glace sur des groupes fonctionnels capables d'établir des liaisons hydrogènes avec les molécules d'eau voisines. Le processus catalysant est vraisemblablement la cristallisation de la glace d'eau. Des études cinétiques nous permettent d'évaluer les énergies d'activation du transfert H/D (6745K) et de la transition amorphe-cristalline (8100K), et de déterminer la constante de vitesse d'échange dans le domaine de température 120-140~K. Cette constante de vitesse est, de plus, comparée à des calculs semi-classiques basés sur un traitement ab initio. En marge de ces expériences, des observations millimétriques de la molécule de méthanol en direction de proto-étoiles confirment une variabilité des abondances relatives des isotopologues simplement deutérés de cette molécule en fonction de la masse de la protoétoile.

Cette thèse a pour objectif l'étude des roches de Costabonne, dans les Pyrénées Orientales. Nous nous intéressons à la formation des skarns et les décrivons d'un point de vue géométrique et minéralogique Nous présentons les résultats d'analyse isotopique d'échantillons prélevés soit dans la paragénèse de rétromorphose, soit dans l'encaissant afin d'étudier la phase "hydrothermale" des skarns. Pour le soufre, les analyses ont porté essentiellement la sphalérite, mais aussi sur la pyrite, la pyrrhotite, la molybdénite et la bismuthinite. Pour le carbone et l'oxygène, sur les carbonates (calcite et dolomie). Nous terminons cette étude par une comparaison avec d'autres skarns de la même région, et en particulier, les skarns à scheelite du site de Salau (Ariège) connu pour être une mine de tungstène et dans une moindre mesure ceux de Roc Jalère et de Lacourt situés eux aussi dans l'Ariège.

La caractérisation isotopique des éléments présents dans les combustibles nucléaires irradiés est d'une importance majeure pour la qualification et la validation des codes de calculs neutroniques ainsi que la gestion des déchets nucléaires. Le protocole conventionnel pour l'analyse de ces échantillons nécessite plusieurs étapes de séparation par chromatographie liquide. L'uranium (U), le plutonium (Pu) et une fraction contenant les produits de fission et les actinides mineurs, sont séparés par chromatographie sur résine échangeuse d'ions puis les fractions purifiées d'U et de Pu sont analysées par spectrométrie de masse. L'objectif de cette thèse consiste à étudier et développer un protocole analytique applicable sur des échantillons de type combustibles irradiés et employant une technique séparative transposable sur plateforme miniaturisée qui devra pouvoir être couplée à un spectromètre de masse à source plasma et à système multicollection (ICPMS-MC) afin de réaliser en ligne l'analyse isotopique et élémentaire des éléments présents dans le combustible irradié. Une méthode de séparation de l'U, du thorium (Th) et des lanthanides par électrophorèse capillaire (EC) avec préconcentration de l'échantillon a été développée en utilisant le Th(IV) comme analogue chimique du Pu(IV). L'électrolyte de séparation se compose d'acide acétique 0,25M comme complexant ainsi que de sel d'ammonium 0,1M, pour ajuster la force ionique et permettre la préconcentration. Le montage d'EC a été adapté afin d'être intégré en boite à gants et couplé à un ICPMS-MC. La séparation de l'Am de l'U et du Pu a été réalisée sur quelques nL d'une solution de combustible irradié. / Precise isotopic and elemental characterization of nuclear spent fuel is a major concern for the validation of the neutronic calculation codes and waste management in the nuclear industry. The conventional protocol for the analysis of nuclear fuel samples uses several purification steps by liquid chromatography. Uranium (U) and plutonium (Pu) and a fraction containing fission products and minor actinides are separated using ion exchange chromatography prior to the isotopic characterization of the U and Pu fractions by multi-collector mass spectrometry techniques. The objective of the work presented is to develop a new analytical approach based on miniaturized separation techniques like capillary and microfluidic electrophoresis coupled with a multicollector inductively coupled plasma mass spectrometry (MC-ICPMS) detection for online isotopic ratio measurements. An electrophoretic separation method of U, Pu and fission products with a stacking step was developed using thorium (Th) as a chemical analog for Pu(IV). The separation electrolyte is composed of acetic acid (0.25M) as complexing agent for the separation and 0.1M of ammonium salt to realize the stacking step. The instrumentation was adapted to be used in glove box and directly coupled to a MC-ICPMS. The separation of Am, Pu and U was realized with few nL of a spent nuclear fuel solution. The reproducibilities obtained on the isotope ratios were in the order of few ‰ and comparable with those obtained with the conventional analytical protocol. This new protocol will help to reduce the quantities analyzed from µg to ng, the liquid waste volume scale from mL to µL and the sample volumes form µL to nL.

Le milieu interstellaire (MIS) où se forment les étoiles est constitué de gaz très dilué dominé par l'hydrogène moléculaire, et de grains de poussière de taille submicrométrique. Ces poussières jouent un rôle crucial en atténuant la lumière des étoiles lointaines, protégeant ainsi les molécules du gaz des rayonnements ultra-violets, et en servant de catalyseurs à une chimie hétérogène à très basse température. Outre la synthèse de l'hydrogène moléculaire, la surface des grains permet de former des molécules organiques dites complexes comme le méthanol (CH3OH) à partir de l'hydrogénation (et la deutération) du monoxyde de carbone (CO). Les glaces ainsi formées participent à la complexification moléculaire du MIS et seront à terme intégrées au sein de disques de poussières, berceaux des astéroïdes, comètes et exo-planètes. L'objectif de cette thèse est l'étude des mécanismes d'échanges hydrogène-deuterium sur certains groupements fonctionnels de molécules organiques simples, méthanol par exemple, présentes à la surface ou dans les manteaux des grains interstellaires. La thèse est centrée sur une exploration expérimentale de ces processus en phase condensée, à l'aide d'une expérience de cryogénie synthétisant des glaces à très basse température (15K) couplée à un spectromètre infrarouge. Nous montrons que ces échanges se produisent avant la sublimation du manteau de glace sur des groupes fonctionnels capables d'établir des liaisons hydrogènes avec les molécules d'eau voisines. Le processus catalysant est vraisemblablement la cristallisation de la glace d'eau. Des études cinétiques nous permettent d'évaluer les énergies d'activation du transfert H/D (6745K) et de la transition amorphe-cristalline (8100K), et de déterminer la constante de vitesse d'échange dans le domaine de température 120-140~K. Cette constante de vitesse est, de plus, comparée à des calculs semi-classiques basés sur un traitement ab initio. En marge de ces expériences, des observations millimétriques de la molécule de méthanol en direction de proto-étoiles confirment une variabilité des abondances relatives des isotopologues simplement deutérés de cette molécule en fonction de la masse de la protoétoile. / The interstellar medium where stars are formed consists of a dilute gas which is dominated by molecular hydrogen and dust grains less than a few microm in size. The dust plays a crucial role in the attenuation of light from the stars. They also protect molecules within the gas from UV photons. Furthermore, they serve as heterogeneous catalysts for chemistry at low temperature. The surface of the grains also permit the formation of complex organic molecules such as methanol via the hydrogenation and/or deuteration of carbon monoxide. The ices are formed and subsequently participate in increasing the molecular complexity of the clouds. Finally, they are incorporated into debris disks, asteroids, comets, and exoplanets. The objective of this thesis is to study the mechanism of hydrogen/deuterium exchange within certain functionnal groups of simple organic molecules such as methanol, which are present on the surface of these grain mantles. The thesis is focused on the experimental determination of these processes in the condensed phase. This will be achieved with the aid of a cryogenic synthesis of the ices at very low temperatures coupled with infrared spectrometry. We observe that it is possible for the exchange to proceed before the sublimation of the ice mantles. However, this is only the case when the functional groups within the molecule may form hydrogen bonds with water. From our results we see that this process seems to be catalysed by the crystalization of the water ice. The kinetics study permits us to evalute the activation energy for the H/D exchange (6745 K) and for the transition from amorphous to crystaline ice (8100 K). In addition it also allows us to determine the rate constant for the exchange in the temperature range 120-140 K. In addition we have performed theoretical calulation in an attempt to elucidate the mechanism for the exchange. However, the experimental rate constant for the exchange is much larger in comparison to the one predicted by a semi- classical treatment based on the AB initio potential we have obtained. Further to this observations of methanol towards protostars have been conducted. These observations show that there is a variation in the relative abundance of the CH2DOH and CH3OD. This variation in relative abundance seems to have some dependence upon the mass of the protostar, with high mass stars showing (CH2DOH/CH3OD ≤ 1) and low/intermiediate mass stars showing (CH2DOH/CH3OD >> 3).