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Le boson de Higgs est le maillon manquant du modele standard de la physique des particules, et il fait l'objet d'intenses recherches au Tevatron. Cette these presente le travail realise pour la recherche du boson de Higgs de basse masse (100-150 GeV) dans le canal ZH ->e+e-b{bar}, avec les donnees du detecteur D0 correspondant a une luminosite integree de 4.2 fb-1. D'abord le cadre theorique et le dispositif experiemental sont decrits. Ensuite mes etudes sont elaborees pour l'identification des electrons, en particulier dans la region d'intercryostat du detecteur. Enfin, l'analyse de la recherche du Higgs est decrite en detail, et les limites sur la section efficace de la production du boson de Higgs sont presentees.

Mon travail concerne le test du modele standard par la determination précise des paramètres décrivant la resonance du Z: $M_Z$, $\Gamma_Z$, $\sigma_{had}^0$ et $R_{had}$, à partir des sections efficaces fermioniques mesurées par l'expérience Aleph sur les données accumulées de 1989 à 1994. La premiere partie rappelle la définition des observables utilisees dans la description des désintégrations $e^+e^-$. La deuxieme presente le collisionneur LEP et les méthodes employees pour la determination de l'energie des faisceaux, parametre constituant la source principale d'incertitude dans la connaissance de $M_Z$ et $\Gamma_Z$. La troisieme partie presente le cadre de l'experience Aleph et la mesure de luminosité qui y est effectuee. Puis sont décrits la sélection des désintégrations hadroniques du $Z$ et le travail effectue sur l'amélioration des incertitudes systématiques. Ce dernier conduit à une mesure de la section efficace au niveau de 1 pour mille. Les sections efficaces leptoniques mesurées à Aleph y sont également reportées. Les paramètres de la résonance du $Z$ sont alors dérivés. Un accord remarquable de ces résultats avec les valeurs prédites par le modèle standard des interactions électrofaibles est obtenu. L'interprétation de ces mesures dans le cadre de ce modèle permet alors la détermination du nombre de familles de neutrinos légers et l'établissement de contraintes sur la masse du quark top manquant, en bon accord avec les mesures directes de Fermilab.

Le principe d'invariance de jauge local est au centre de la physique des particules moderne. Dans le modèle standard (MS), il repose sur le groupe de jauge ad hoc SU(3)_c x SU(2)_L x U(1)_Y. L'idée d'étendre ce groupe de jauge est particulièrement attrayante dans une perspective de ``Grand Unified Theory'' (GUT) où le MS est la limite basse énergie d'une théorie plus fondamentale basée sur un groupe de jauge beaucoup plus large tel que SO(10) ou E(6). En effet, lors de la brisure de symétrie du groupe de GUT au MS, des facteurs de groupe non-brisés supplémentaires, tels que U(1) ou SU(2), peuvent apparaitre. Ce manuscrit est consacré à la phénoménologie de modèles avec un groupe de jauge étendu. En particulier, les études présentées sont centrées sur les modèles basés sur le groupe de jauge SU(2) x SU(2) x U(1) dénotés G(221). De manière générique, ces modèles prédisent de nouveaux bosons de jauges, Z' et W'.Après une brève présentation des modèles G(221), un nouveau code publique, PyR@TE, qui permet de déterminer les équations du groupe de renormalisation à deux boucles pour une théorie de jauge arbitraire est introduit. Ce code est ensuite utilisé pour déterminer les RGEs des modèles de la classe G(221). La suite du manuscrit est dédiée à la présentation des résultats obtenus sur le calcul des corrections radiatives QCD de la production électrofaible d'une paire de quarks top dans le cadre des modèles G(221), i.e. en présence d'un nouveau boson de jauge Z'. Ces résultats font l'objet d'une implémentation dans le générateur d'événements Monte Carlo POWHEG BOX et les premiers résultats numériques obtenus sont présentés. Les derniers développements concernant le calcul des corrections QCD à la production électrofaible de single-top sont également revus. Enfin, la dernière partie de ce manuscrit est consacrée à l'étude de l'impact de nouvelles résonances W', Z', telles que celles présentes dans les modèles G(221), sur l'interaction des neutrinos d'ultra-haute énergie dans l'atmosphère. Ces interactions sont recherchées par l'observatoire Pierre Auger dans les douches de particules produites par l'interaction des rayons cosmiques avec les particules de l'atmosphère. / The principle of local gauge invariance is a pillar of modern particle physics theories and in the SM relies on the ad-hoc gauge group structure SU(3)_c x SU(2)_L x U(1)_Y. Extending this gauge group is very well motivated in a Grand Unified Theory (GUT) perspective in which the SM is the low-energy limit of a more fundamental theory based on a larger gauge group like SO(10) or E(6). Indeed, the symmetry breaking (SB) of the underlying GUT gauge group, down to the SM one, leaves some additional group factors unbroken, such as U(1) or SU(2). In this spirit, we focus in this manuscript on the phenomenology of extended gauge group models and on the new heavy neutral and charged resonances, generically called Z' and W' predicted by these.In this manuscript we present different aspects of the phenomenology of the G(221) models. After reviewing these extensions, we present a public tool, PyR@TE, that aims at automating the calculation of RGEs at two-loop for arbitrary gauge theories and exemplify its use with the G(221) models. In a second part, we present our results for the calculation of the QCD corrections to the electroweak top-pair production as well as their implementation in a general purpose Monte Carlo generator allowing for a consistent matching of next-to-leading order (NLO) matrix elements with parton shower algorithms, the POWHEG BOX. We then review the status of our calculation of the QCD corrections to the electroweak single-top production. Finally, we present a different aspect of the phenomenology of new heavy resonances, Z', W' by studying their impact on the interaction of ultra-high energy neutrinos in the atmosphere. For definiteness we consider the Pierre Auger Observatory, which is sensible to showers initiated by neutrinos of extreme energies up to 10E12 GeV

Le présent mémoire présente d'une part la recherche dans l'expérience L3 au LEP de particules supersymétriques, les leptons scalaires, dans deux topologies distinctes : " électron + X + Ebaré " et " 2 leptons + 2 photons + Ebaré ", lesquelles correspondent à deux cadres théoriques supersymétriques qui sont respectivement m-SUGRA et GMSB. D'autre part le travail a été complèté par<br />l'étude du calorimètre électromagnétique à cristaux de BGO de L3, et la calibration du calorimètre<br />électromagnétique EGAP. Après une revue des motivations essentielles pour la Supersymétrie sont<br />détaillés les modes de production et de désintégration des leptons scalaires à LEP. Après avoir<br />présenté les outils d'analyse utilisés, sont détaillés les résultats obtenus à partir des données collectées par L3 à des énergies au centre-de-masse comprises entre 183 GeV et 202 GeV. Les<br />critères de sélections permettant d'isoler les événements que l'on recherche, et les efficacités ainsi<br />que les taux de bruit de fond en provenance du Modèle Standard auxquels on peut s'attendre<br />sont présentés. L'interprétation des résultats des recherches dans les deux cadres m-SUGRA et<br />GMSB font l'objet d'un cinquième chapitre. On a pu en tirer des limites inférieures sur les masses<br />des leptons scalaires qui ne dépendent pas des paramètres libres du modèle supersymétrique, en<br />particulier sur la masse du sélectron dans le cadre de m-SUGRA qui est :<br />M > 71:2 GeV

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.

Malgré les nombreux succès du Modèle Standard de la physique des particules, plusieurs éléments montrent qu'il ne s'agit que d'une théorie effective à basse énergie. En effet, la masse des neutrinos et la matière noire ne sont pas expliqués dans ce modèle, qui ne prend pas en compte non plus la gravitation dont la version quantique n'a toujours pas été établie. De plus, les divergences quadratiques des corrections à la masse du boson de Higgs dans ce modèle pose un problème de naturalité. Tous ces problèmes indiquent la nécessité de trouver une nouvelle physique, qui doit être décrite par une extension du Modèle Standard. Une des possibilités est d'ajouter une nouvelle symétrie de l'espace-temps, la Supersymétrie, reliant les bosons et le fermions. Dans son extension miminale, la Supersymétrie permet déjà de résoudre le problème de la matière noire en proposant un candidat naturel, le neutralino, et de supprimer les dangereuses corrections quadratiques à la masse du boson de Higgs.Dans cette thèse, les travaux se sont concentrés sur une extension supersymétrique non minimale du Modèle Standard, le NMSSM. Afin de confronter la théorie aux expériences, il est nécessaire de calculer précisément les différentes observables. Ces calculs étant complexes, il est naturel de les automatiser, ce qui a été réalisé à l'aide du code SloopS. Avec ce code, nous avons pu dans un premier temps nous intéresser à la désintégration du boson de Higgs en un photon et un boson Z. Ce mode de désintégration a la particularité d'être généré directement à une boucle, ce qui le rend sensible à la présence de nouvelles particules. Il a commencé à être mesuré lors du Run 1 du LHC et les données vont continuer à s'accumuler avec le Run actuel (Run 2). La possibilité d'une déviation du signal mesuré avec celui prédit par le modèle Standard, requiert donc une analyse théorique préliminaire, que nous avons effectué dans le cadre du NMSSM. Nous nous sommes ensuite intéressé aux corrections radiatives pour des processus plus généraux.Il a d'abord fallu réaliser et implémenter la renormalisation dans SloopS afin de réguler les divergences apparaissant dans ces calculs à une boucle. Puis nous avons pu utiliser le modèle renormalisé pour calculer les corrections radiatives aux masses et largeurs de désintégration des différentes particules supersymétriques et des bosons de Higgs, en comparant les résultats obtenus dans différents schémas de renormalisation. / Although the Standard Model has been very successful so far, it presents several limitations showing that it is only an effective low energy theory. For example, the neutrino masses or dark matter are not predicted in this model. Gravity is also not taken into account and we expect that it plays a quantum role at energies around the Planck mass. Moreover, radiative corrections to the Higgs boson mass suffer from quadratic divergences. All these problems underline the fact that new physics should appear, and this has to be described by an extension of the Standard Model. One well-motivated possibility is to add a new space-time symetry, called Supersymmetry, which link bosons and fermions. In its minimal extension, Supersymmetry can already solve the dark matter paradox with a natural candidate, the neutralino, and provide a cancellation of the dangerous quadratic corrections to the Higgs boson mass.In this thesis, we focussed on the Next-to-Minimal SuperSymmetric extension of the Standard Model, the NMSSM. To compare theoretical predictions with experiments, physical observables must be computed precisely. Since these calculations are long and complex, automatisation is desirable. This was done by developping SloopS, a program to compute one-loop decay width and cross-section at one-loop order in Supersymmetry. With this code, we first analysed the decay of the Higgs boson in a photon and a Z boson. This decay mode is induced at the quantum level and thus is an interesting probe of new physics. Its measurement has been started during Run 1 of the LHC and is continued now in Run 2. The possibility of deviation between the measured signal strength and the one predicted by the Standard Model motivates a careful theoretical analysis in beyond Standard Models which we realised within the NMSSM. Our goal was to compute radiative corrections for any process in this model. To cancel the ultraviolet divergences appearing in higher order computations, we had to carry out and implement the renormalisation of the NMSSM in SloopS. Finally, it was possible to use the renormalised model to compute radiatives corrections to masses and decay widths of Higgs bosons and supersymmetric particles in the NMSSM and to compare the results between different renormalisation schemes.

The International Linear Collider (ILC), a high precision electron-positron machine with centre of mass energy extending up to the TeV scale, is curently being proposed and designed. With unprecedented small beam size and high intensity the ILC aims at luminosities of the order of $10^(34)$~cm$^(-2)$s$^(-1)$. Careful monitoring of the beam parameters that affect the luminosity will be mandatory if these ambitious goals are to be achieved.<br /><br />One of the key parameters is beam emittance, the optimisation of which requires beam size monitors with micron resolution.<br />With this aim, a non-invasive laser-wire monitor prototype was designed, installed and run at the PETRA ring. Prior to its installation, background simulations and measurements were performed to verify that they would be low enough to allow<br /> the laser-wire programme to proceed. A lead-tungstate crystal calorimeter for the laser-wire was commissioned, including a study of temperature dependance, geometrical acceptance and energy response. The first laser-wire measurements of the PETRA positron beam size were then performed. The system, calibration and results are reported here.<br /><br />At the ILC, beam energy spread and beamstrahlung effects modify the luminosity spectrum. Determination of these effects is crucial in order to extract precision physics from threshold scans. In order to provide a run-time diagnostic scheme to address this, a fast luminosity spectrum measurement technique employing forward calorimetry and statistical unfolding was devised, using the Bhabha process at low angles. The scheme is described and first results are presented.