Grace aux progrès énormes des techniques de refroidissement, des expériences actuelles avec des atomes fermioniques piégés atteignent des températures extrêmement basses de l'ordre du nanoKelvin. Le but principal de ces expériences est l'étude de la transition nommée "BEC-BCS crossover". Pour cela, on change le champ magnétique autour d'une résonance de Feschbach, ce qui implique que la longueur de diffusion change des valeurs répulsives (a positif), à travers la limite unitaire (a infini) aux valeurs attractives (a négatif). Du côté BEC, où le système forme un condensat de Bose-Einstein de molécules fortement liées, aussi bien que du côté BCS, où les atomes forment des paires de Cooper qui ont une grande extension par rapport à la distance moyenne entre les atomes, on s'attend à ce que le système devienne superfluide, à condition que la température soit inférieure à une certaine température critique. Afin de trouver des signes sans équivoque de la superfluidité, il est nécessaire de regarder des observables dynamiques comme l'expansion du nuage atomique lorsque le piège est éteint ou des oscillations collectives du nuage. Le travail effectué au cours de cette thèse est une étude de la dynamique des modes collectifs dans les gaz de fermions froids. Nous avons développé un modèle basé sur l'évaluation de la matrice T. L'utilisation de l'équation de transport de Boltzmann pour les particules permet ensuite une étude semi-numérique des modes collectifs dans tous les régimes d'interaction. Cette étude a permis de mettre en évidence pour la première fois que la fréquence du mode radial quadrupolaire est supérieure à deux fois la fréquence du piège, comme cela est vérifié expérimentalement et contrairement aux premières théories n'incluant pas les effets de champ moyen. Les résultats obtenus ont aussi mis en évidence la nécessité d'une résolution numérique complète de l'équation de Boltzmann et de l'amélioration des techniques de détermination des observables physiques du gaz. Cette résolution numérique de l'équation de Boltzmann a montré que la détermination du temps de relaxation par la méthode des moments est erronée de 30%, ce qui influe fortement sur la détermination de la fréquence et de l'amortissement du mode collectif. Enfin, l'amélioration de la méthode des moments, considérant l'ordre supérieur, permet d'améliorer sensiblement l'accord avec le résultat numérique. Une telle investigation n'avait jamais été réalisée et montre la nécessité de considérer les moments d'ordre supérieurs pour l'étude des modes collectifs par l'équation de Boltzmann d'un gaz de fermions dans la phase normale.

Ce mémoire traite de différents aspects des phénomènes collectifs rencontrés en dynamique nucléaire. Le formalisme de la densité fonctionnelle d'énergie dépendante du temps (TDEDF) constitue un des modèles les plus aboutis pour réaliser de telles études. Une des premières implémentations du formalisme TDEDF permettant de traiter l'appariement nucléaire, basée sur la résolution des équations Hartree-Fock-Bogoliubov dépendantes du temps, est présentée. Dans une seconde partie, le formalisme TDEDF est appliqué à l'étude de certaines excitations collectives du noyau. Tout d'abord, l'accent est mis sur les propriétés de structure et de décroissance de la résonance géante monopolaire pour des noyaux à (sous-)couche fermée. Un autre mode d'excitation du noyau atomique est ensuite étudié : les vibrations d'appariement. L'impact des fonctionnelles utilisées a été discuté. La troisième partie est dédiée à l'étude de la synthèse des éléments les plus lourds par fusion d'ions lourds presque symétriques. Ces réactions sont sujettes au phénomène de suppression de la fusion. Ce dernier est illustré au moyen du formalisme TDEDF. Une expérience test sur la fusion par voie symétrique, menée au GANIL sur le système Xe{136}+Sn{124}->Rf{260}*, est ensuite analysée. Aucun résidu d'évaporation n'a été observé. Une section efficace maximale de fusion-évaporation de 81 pb a été obtenue pour la voie 2n. Les difficultés expérimentales rencontrées sont discutées et mises en perspectives avec l'avènement d'une nouvelle génération de faisceaux d'ions radioactifs tels que ceux qui seront disponibles avec Spiral2.

La décomposition rapide (t<10-21 seconde) du noyau en plusieurs fragments, appelée multifragmentation, est théoriquement associée à une transition de phase de type liquide-gaz. Depuis plusieurs années, les physiciens tentent d'observer une preuve expérimentale de ce phénomène. Afin d'y parvenir, il a été suggéré d'étudier une signature propre du mécanisme par lequel une telle transition procéderait: la décomposition spinodale. La signature de ce mécanisme est la production de fragments de tailles égales. La méthode proposée pour observer cette signature est celle des corrélations en charge à l'aide du calcul des probabilités intrinsèques. La 5ième campagne d'expériences du multidétecteur INDRA a été réalisée au GANIL afin d'obtenir la statistique nécessaire pour avoir un signal positif avec un niveau de confiance de 5σ. Les systèmes 124Xe+112Sn et 136Xe+124Sn ont été étudiés à 32 et 45 AMeV afin d'étudier l'influence du ratio N/Z sur la transition de phase dans les noyaux. La présence d'événements avec une distribution en charge très étroite, conformément à l'hypothèse d'une décomposition spinodale a été confirmée. L'impact de la densité neutronique sur la configuration de la voie de sortie des fragments, dans les collisions centrales a été mis en évidence : un système initialement riche en neutrons produit davantage de fragments et moins de particules qu'un système initialement pauvre. Finalement, une étude du ratio N/Z des fragments en fonction de leur énergie cinétique, dans le but d'obtenir une contrainte expérimentale sur l'énergie de symétrie est réalisée.

Les mesures de polarisation permettent d'obtenir un jeu d'observables indépendantes et d'accéder, grâce à des termes d'interférence, aux faibles contributions de l'interaction. Dans ce cadre, le deuton est particulièrement intéressant puisque c'est le seul état lié du système NN ce qui en fait un noyau privilégié pour l'étude de l'interaction entre deux nucléons à courte portée. De plus, son isospin nul en fait une excellente sonde isoscalaire, et son spin 1 permet la mesure d'observables de polarisation tensorielles. Le polarimètre POLDER constitue le premier et l'unique polarimètre permettant de mesurer la polarisation tensorielle des deutons d'énergie cinétique comprise entre 175 et 500 MeV. Après un exposé du formalisme de polarisation, cette thèse décrit l'ensemble de détection et la réaction d'échange de charge H(d,pp)n sur laquelle est basé le polarimètre. Les résultats de la calibration ont permis de déterminer les pouvoirs d'analyse et les figures de mérite du polarimètre, et sont présentés en détail. Une première expérience de mesure de polarisation a été réalisée dans les diffusions de deutons sur le Calcium 40 et le Carbone 12. Elles ont permis de déterminer, pour la première fois, la signature des transitions de spin isoscalaires sur le niveau 12,7 MeV du Carbone 12 à partir d'observables tensorielles. Enfin une description succincte de l'utilisation de POLDER dans l'étude de la réaction H(p,d)pion et la diffusion élastique électron-deuton montre les perspectives ouvertes par la mise en œuvre de ce dispositif.

Cette thèse résume le travail sur la mesure des paramètres qui définissent le système des méson Bs. Une première partie est consacrée à l'observation des oscillations des mésons Bs caractérisées par la fréquence de mélangeΔms. Cette dernière a été mesurée au travers des désintégrations hadroniques et semi-leptoniques des mésons Bs produits au Tevatron et reconstruits dans l'expérience CDF, pour une luminosité intégrée de 1 fb-1. L'ensemble de ces travaux a conduit à la mesure Δms= 17.77 ± 0.10(stat)± 0.07(syst) ps-1, avec une pertinence de 5σ et permettant d'extraire le rapport des éléments de la matrice CKM |Vts|2/|Vtd|2 =0.2060±0.0007(exp)+0.0081-0.0060(theory). La deuxième partie est consacrée à la première analyse pour évaluer, via des événements Bs -> J/ΨΦ équivalent à 1.35 fb-1, la phase de la violation CP 2βs, et la différence de largeur, ΔΓs, en identifiant la saveur des mésons Bs produits à l'origine. L'ensemble de ces données a permis de d'établir une région de confiance selon le critère de Feldman-Cousins dans le plan 2βs-ΔΓs. En considérant les valeurs de 2βs et ΔΓs prédites par le Modèle Standard, la probabilité de déviation par rapport aux données expérimentales est de 15%, soit une déviation standard Gaussienne de 1.5σ.

L'étude des noyaux légers riches en neutrons à la limite de la stabilité et au-delà suscite un intérêt marqué depuis quelques années car elle offre des tests approfondis de notre compréhension de la structure nucléaire. Expérimentalement, la disponibilité récente de faisceaux radioactifs avec des intensités suffisantes et le développement de nouveaux systèmes de détection de grande acceptance ont permis de sonder la structure de ces noyaux. Cette thèse porte sur l'étude de la structure de l'9He, système N = 7 non lié, via la réaction de transfert d'un neutron d(8He, p)9He avec l'aide d'un faisceau SPIRAL1. L'objectif principal de l'expérience était de clarifier la structure des états à basse énergie d'excitation de l'9He, en particulier l'inversion de parité possible de l'état fondamental. L'expérience a été une des premières à utiliser le nouvel ensemble de détection MUST2. Les statistiques relativement faibles dans la région du seuil d'émission de neutron et les divers fonds physiques, ne permettent pas de conclusion définitive concernant la nature de l'état de plus basse énergie. Des états à des énergies d'excitation plus élevées ont été identifiés. Une comparaison entre les distributions angulaires pour chacune des résonances avec des calculs DWBA et CRC a été effectuée. Les facteurs spectroscopiques ont été estimées pour chaque spin possible.

Ce travail de thèse concerne l'étude de la production de faisceaux d'ions radioactifs par la méthode ISOL. Il s'inscrit dans le cadre de la R&D pour SPIRAL à GANIL. Deux études destinées à améliorer les performances de SPIRAL ont été réalisées à partir d'une approche statistique originale du processus de transformation atomes-ions.<br />La première étude porte sur les temps de transformation entre les instants de production des atomes radioactifs d'$^{35}$Ar dans une cible et d'extraction des ions radioactifs correspondant hors de la source à l'aide du dispositif TARGISOL (cible + source ECR). Le but était de déterminer les coefficients de diffusion de l'Ar dans des cibles en carbone graphite. Les résultats sont présentés et démontrent la rigueur qu'exige cette étude.<br />La seconde étude est une application de l'approche statistique au fonctionnement d'une source à ionisation de surface. Elle a permis de redéfinir et de construire un ensemble de production de faisceaux d'ions 1+ alcalins radioactifs MonoNaKe. Des ions radioactifs de $^{37,47}$K, $^{25,26,27,28,30}$Na, $^{8,9}$Li et $^{28,29,30,31}Al ont été produits.<br />Pour produire un faisceau d'ions alcalins radioactifs multichargés, l'ensemble cible-source MonoNaKe a été couplé avec une source ECR de même type que celle utilisée actuellement sur SPIRAL 1, sans utiliser de séparateur de masse (méthode 1+/N+ directe). Un premier faisceau d'ions radioactifs $^{47}$K$^{5+}$ a été extrait sur le banc de test SIRa.<br />Une source de test hors ligne basée sur les mêmes principes que ceux adoptés pour la définition de MonoNaKe a été construite. Son but est d'élaborer un prototype de source répondant aux contraintes de SPIRAL 2 (efficacité d'ionisation et durée de vie).

Les systèmes non liés $^{7,9}$He et $^{10}$Li ont été étudiés par des réactions de cassure de faisceaux de noyaux riches en neutrons ($^{8}$He, $^{11}$Be et $^{14}$B) à haute énergie. Leur énergie de décroissance a été reconstruite grâce à la détection en coïncidence du fragment chargé ($^{6,8}$He et $^{9}$Li) dans un télescope [delta]E-E (CHARISSA) et du neutron dans le multidétecteur DéMoN.<br />Une approche théorique basée sur l'approximation soudaine a été utilisée pour modéliser les réactions menant à des états finaux non liés. Les distributions en énergie de décroissance calculées ont été convolées avec la réponse du dispositif expérimental obtenue en utilisant un code de simulation spécifiquement<br />développé pour notre étude, puis comparées aux données.<br />Le système $^{10}$Li a été produit avec un faisceau de $^{11}$Be. Nos résultats ont confirmé la poursuite de l'inversion des niveaux v1s$_{1/2}$ et v0p$_{1/2}$ dans la chaîne des isotones N = 7. Quant au système $^{9}$He, l'isotone le plus exotique exploré ici, produit avec des faisceaux de $^{11}$Be et de $^{14}$B, la structure observée à très basse énergie pourrait correspondre à un état s virtuel (a$_{s}$ ~ -2−0 fm), impliquant la poursuite de l'inversion dans l'$^{9}$He avec une interaction cœur-neutron beaucoup plus faible que dans le cas du $^{10}$Li (a$_{s}$ ~ -14 ± 2 fm). Dans le cas de la cassure du $^{14}$B, le spectre en énergie de décroissance présente une résonance vers E$_{r}$ = 1,2 MeV avec une structure probable d'un état excité 1/2$^{−}$ dans l'$^{9}$He.<br />Le système $^{7}$He a été étudié avec trois faisceaux différents ($^{8}$He, $^{11}$Be et $^{14}$B). L'existence d'un état excité à basse énergie (E$_{r} ~ 1 MeV), proposé comme étant le partenaire en spin-orbite (1/2$^{−}$) de l'état fondamental (3/2$^{−}$), n'a pas été prouvée.

Dans le but d'améliorer la modélisation de la réaction nucléaire de spallation, un nouveau dispositif (SPALADIN) a été mis en place auprès de l'accélérateur GSI à Darmstadt afin de mesurer en coïncidence et en cinématique inverse les résidus de spallation et les fragments de désexcitation. Ce document décrit l'analyse de la réaction Fe+p à 1 GeV par nucléon, utilisant pour la première fois ce dispositif. Les sections efficaces de production et les vitesses des résidus lourds obtenues dans ce travail sont comparées à des expériences précédentes dans le but de caractériser le dispositif. La désexcitation du pré-fragment en fonction de la violence de la collision est ensuite étudiée plus spécifiquement. En particulier, l'accent est mis sur l'émission des fragments de charge supérieure ou égale à trois. Enfin ces données sont comparées à différents codes de calcul dans l'optique de mieux comprendre leurs divergences avec les données expérimentales.

Il est maintenant établi qu'il existe un ïlot d'inversion autour du noyau riche en neutrons $^{32}$Mg (12 protons, 20 neutrons) en contradiction avec l'image de la fermeture de couche N=20. Cette inversion implique une coexistence de forme entre les configurations sphériques et déformée. Le travail présent étudie la spectroscopie $\gamma$ des noyaux de cette région grâce à une expérience réalisée au GANIL avec un faisceau secondaire composite produit par fragmentation. L'originalité de cette méthode utilisée réside dans la possibilité d'étudier simultanément plusieurs noyaux, et pour chaque noyau d'explorer plusieurs voies de réaction. Le spectromètre VAMOS a été utilisé pour l'identification des éjectiles. Les rayonnements $\gamma$ étaient détectés par EXOGAM, un ensemble de détecteurs germanium. Les détecteurs utilisés avant et après la cible de C$D_2$permettaient une identification unique des noyaux et une sélection de la voie réaction : diffusion inélastique, réactions de transferts et de fragmentation.<br />Les noyaux suivants ont été étudiés: $^{28}$Ne, $^{30-32}$Mg, $^{31-34}$Al, $^{33-35}$Si, $^{35}$P. De nouvelles transitions ont été observées. Les distributions angulaires de rayonnements $\gamma$ ainsi que les les corrélations angulaires $\gamma$-$\gamma$ ont pu être mesurées pour certaines transitions. Une attribution des spins et parités de certains états a ainsi été proposée. En particulier, l'assignation de l'état $3^-$ dans le $^{34}$Si est confirmée et un candidat est proposé pour le second état $0^+$, correspondant à la configuration déformée. Dans le $^{32}$Mg, l'état à 2.321 MeV, pour lequel des attributions contradictioires existent, est vraisemblablement un $4^+$, et nous proposons un candidat pour un état $6^+$.