This thesis is devoted to the rare decay π0 → e+ e− . We firstly introduce all theoretical knowledge necessary for the description of the vertices used in this work. Subsequently, we introduce three two-loop chiral Feynman diagrams, which are of order O(α2 p4 ). These diagrams are firstly decomposed to Master integrals by Laporta algorithm. After that, we calculate each Master integral individually by the differential equation technique. We also focus on the renormalization of the process. Since we are working with the effective field theory, finite corrections χ from counterterm diagrams naturally appear. With use of the calculations listed in this thesis, the determination of the parameter χR could be further improved taking into account the whole two-loop correction. 1

Cette étude est consacrée aux distributions de partons généralisées (GPDs, de l'anglais Generalised Parton Distributions). Dans un premier temps, les principales propriétés des GPDs sont rappelées. On insiste notamment sur les propriétés dites de support et sur la polynomialité. Cette dernière est automatiquement respectée lorsque l'on modélise les GPDs au travers des doubles distributions (DDs), les GPDs s'écrivant comme la transformée de Radon des DDs.Dans le cas scalaire, deux DDs, notées F et G, sont nécessaires pour décrire la GPD H. Du fait de la relation intégrale existant entre H d'un côté, et F et G de l'autre, F et G sont définies de manière ambiguë. Cette ambiguïté est exploitée dans le présent travail afin de développer une nouvelle paramétrisation phénoménologique. Utilisant l'Ansatz de Radyushkin, il est possible d'obtenir un modèle réaliste de GPD, et de le comparer aux données expérimentales disponibles. Dans le cas présent, deux types de modèles, l'un négligeant la GPD E, l'autre en tenant compte, sont comparés aux données de diffusion Compton profondément virtuelle (DVCS) de la collaboration Hall A au Jeffeson Laboratory (JLab). Dans le premier cas, on observe une plus grande flexibilité de la paramétrisation par rapport aux précédentes, ce qui permet une meilleure comparaison aux données sur les sections efficaces indépendantes de l'hélicité du faisceau. Dans le second cas, seule la GPD E est profondément modifiée. De ce fait la comparaison aux données change peu par rapport aux modèles précédents. Seules des données plus sensibles à E permettront de trancher entre les paramétrisations.Afin de dépasser les paramétrisations phénoménologiques, un premier pas a été fait vers la description dynamique des hadrons. En utilisant les équations de Dyson-Schwinger, il a été possible de calculer analytiquement la GPD de pion dans le cadre de l'approximation du diagramme triangle. La comparaison aux données expérimentales disponibles (facteur de forme et PDF) s'est révélée très bonne. Il est également possible de montrer que l'approximation du diagramme triangle permet de retrouver le théorème de pion mou. Néanmoins, ce premier modèle ne respecte pas l'ensemble des propriétés des GPDs. Elle viole la symétrie d'échange x, 1-x, et par conséquent des termes supplémentaires, précédemment négligés, sont pris en compte. On peut ainsi obtenir la densité de probabilité de trouver un quark portant une fraction d'impulsion x dans le plan transverse. Des perspectives de calculs sur le cône de lumière sont présentés dans le dernier chapitre. / This study is devoted to generalised parton distributions (GPDs). First, the main properties of GPDs are given to the reader. One can stress the so-called support properties and the polynomiality property. The latter is automatically fulfiled when modeling GPDs from double distributions (DDs), GPDs being considered as the Radon transform of DDs. In the scalar case, two DDs denoted by F and G are required to describe the GPD H. Due to the integral relation existing between H on one hand, and F and G on the other hand, F and G are not defnied unambiguously. This ambiguity is exploited in the present work in order to develop a new phenomenological parametrisation. Using the Radyushkin Ansatz, it is then possible get a realistic model of GPDs, and to compare it with available experimental data. In the present case, two types of models, one neglecting the GPD E, the other taking it into account are compared with the Jlab Hall A DVCS data. In the former cae, one can notice a better flexibility allowing to better reproduced the beam-helicity independent cross sections. In the latter one, only the GPD E is deeply modified, and thus the comparison with available data does not change significantly with respect to previous parametrisations. Only data more sensitive to E will allow one to selet the most relevant parametrisation.In order to go beyond phenomenological parametrisations, a first step has been done toward a dynamical description of hadron structure. Using the Dyson-Schwinger equations, it has been possible to compute analytically the pion GPD within the triangle diagram approximation. The comparison with available data (Form factor and PDF) appears to be very good. Nevertheless, this first model does not fulfil all the required properties. Especially the soft pion theorem, which corresponds to a specific kinematical limit. It has been shown in this work that this is due to the violation of the Axial-Vector Ward-Takahashi identity, and that the triangle approximation is sufficient to ensure the sof pion theorem. Still it violates the exchange symmetry x, 1-x, and thus additional terms, previously neglected, are taken into account. It is then possible to compute the probability density to find a quark at a given position in the transverse plan carrying a given momentum fraction. Finally, perspective on lightcone computations are given in the last chapter.

Foram medidas as seções de choque de eletrofissão para os elementos Ta, Au e 182W de 35 MeV a 250 MeV e, através do formalismo dos fótons virtuais, as correspondentes seções de choque de fotofissão foram obtidas por desconvolução. Um método original para extração da energia média de excitação do núcleo composto é apresentado utilizando-se, como dados de entrada, apenas a seção de choque experimental de fotofissão e a probabilidade de fissão calculada. Da energia de excitação foi possível obter-se informações sobre o caminho livre médio do píon, a seção de choque píon-núcleon e o termo complexo do potencial óptico do méson no Au, Ta e 182W. / The electrofission cross sections of Au, Ta and 182W were measured in the energy range 35 - 250 MeV, and the corresponding photofission cross sections were deconvoluted by means of the virtual photon formalism. An original data analysis method was developed which allowed obtaining the excitation energy, using the experimental photofission cross sections and the calculated fission probabilities as inputs. From the excitation energy, plus an approach for the pion-nucleon interaction, the photopion mean free path in Au, Ta and 182W was deduced, along with the main characteristics of the pion-nucleon optical potential.

Cette thèse porte sur l'étude de la diffraction avec le détecteur ATLAS au LHC. Après une brève introduction a la physique diffractive incluant la diffraction dure et molle, nous présenterons la production d'évènements "Jet-Gap-Jet" qui est particulirement intéressante pour tester les équations d'évolution de la Chromodynamique Quantique de Balitski Fadin Kuraev Lipatov. En utilisant des coupures permettant de sélectionner ce signal et une définition du "gap" basée sur la reconstruction des traces dans le détecteur interne d'ATLAS, nous observons un signal clair d'évènements "Jet-Gap-Jet" dans les données. A partir d'une taille de "demi-gap" de 0.8, les données ne peuvent pas être décrites de manière correcte en utilisant l'échantillon Monte Carlo des données de jets sans gap. Nous prouvons également que la production d'évènements "Jet-gap-Jet" avec les deux protons détectes dans AFP permet de réaliser un test propre de la théorie BFKL avec une luminosité de 300 pb-1. Dans la derniere partie de la these, nous presentons la production exclusive de jets et de pi+pi-. Apres la selection des donnes, le rapport signal sur bruit est de l'ordre de 5/9 (1/13) pour µ = 23 (46). Pour une luminosite integree respective de 40(300) fb-1 (pour un "pile-up" de 23(46)), cette mesure permettra d'etablir des contraintes sur les modeles theoriques dix fois plus precises qu'actuellement. La mesure de la production exclusive de pions en utilisant le detecteur ALFA permet de contraindre egalement les modeles exclusifs. Nous avons montre que les donnees accumulees par ALFA suffiront deja pour mesurer la section efficace de production et pour etudier differentes distributions comme la masse invariante du systeme pion-pion. / The thesis is devoted to the study of diffractive physics with the ATLAS detector at the LHC. After a short introduction to diffractive physics including soft and hard diffraction, we discuss Jet-Gap-Jet production at the LHC which is particularly interesting for testing the Balitski Fadin Kuraev Lipatov QCD evolution equation. Using the signal selection requirements and a gap definition based on tracks reconstructed in the ATLAS Inner Detector, we observe a clear signal of Jet-Gap-Jet events in the data. Starting from the half-gap size of 0.8 the data cannot be properly described using only the Jet Monte Carlo sample without gaps. Furthermore, we demonstrated that DPE JGJ production, with both protons tagged in the AFP stations, should provide a significant test of the BFKL theory, once the 300 pb−1 of integrated luminosity is collected. In the last part of the thesis, we discussed the processes of Central Exclusive Jet and Exclusive π+π− production. After the data selection, the signal to background ratio is found to be of about 5/9 (1/13) for < μ >= 23 (46). For a collected integrated luminosity of 40(300) fb−1 (for pile-up of 23(46)) this measurement will deliver ten times better constraints on the theoretical models than the most recent ones. The additional measurement of exclusive pion production, relying on the use of the ALFA stations, allows to constrain further the exclusive models. We demonstrated that a data sample collected by the ALFA detectors should be sufficient to measure the cross sectionand to study various distributions, especially the invariant mass of the pion-pion system.

L'expérience de diffusion Compton profondément virtuelle sur le proton (DVCS) du Hall A a pris le faisceau d'électrons de 5.757 GeV polarisé du Jefferson Laboratory de septembre à décembre 2004. Elle a utilisé un spectromètre à haute résolution associé à un calorimétre électromagnétique en fluorure de plomb et à un detecteur de protons tous deux spécialement con\c cus pour fonctionner à une haute luminosité de 10^37cm^-2s^-1 permettant de signer les<br />événements exclusifs sans ambiguïté. Trois mesures ont été effectuées a x_bjorken=0.32 constant pour 3 valeurs de Q^2 : 1.5 GeV^2, 1.91GeV^2, 2.32 GeV^2. Une électronique dédiée a aussi été mise en place permettant de résoudre l'empilement durant l'analyse ainsi q'un module de coïncidence électron photon. Les données de la cinématique à 2.32 GeV^2 et s=5.6GeV^2 ont permis d'extraire un résultat préliminaire pour la section efficace d'électroproduction exclusive de pi^0 sur le proton.

The radiative &amp / #969 / &amp / #8594 / &amp / #960 / 0&amp / #960 / 0&amp / #947 / , &amp / #961 / &amp / #8594 / &amp / #960 / 0&amp / #960 / 0&amp / #947 / , &amp / #969 / &amp / #8594 / &amp / #960 / +&amp / #960 / &amp / #8722 / &amp / #947 / and &amp / #961 / &amp / #8594 / &amp / #960 / +&amp / #960 / &amp / #8722 / &amp / #947 / decays are studied by adding the effect of vector meson mixing to the amplitude of these decays. For the above decays we consider only &amp / #961 / &amp / #8722 / &amp / #969 / mixing. In addition to the &amp / #961 / &amp / #8722 / &amp / #969 / mixing, we also analyse the contributions coming from different intermediate states to examine the decay mechanism of these decays in a phenomenological framework. For &amp / #969 / &amp / #8594 / &amp / #960 / 0&amp / #960 / 0&amp / #947 / decay, we consider the contributions of the &amp / #961 / -meson and &amp / #963 / -meson intermediate states and of the kaon-loop, and for the &amp / #961 / &amp / #8594 / &amp / #960 / 0&amp / #960 / 0&amp / #947 / decay we calculate the amplitude using the contributions of the &amp / #969 / -meson and &amp / #963 / -meson intermediate states and pion-loop. Moreover, the radiative &amp / #969 / &amp / #8594 / &amp / #960 / +&amp / #960 / &amp / #8722 / &amp / #947 / decay is studied by considering the contributions of &amp / #963 / -meson and &amp / #961 / -meson intermediate states and the decay &amp / #961 / &amp / #8594 / &amp / #960 / +&amp / #960 / &amp / #8722 / &amp / #947 / is investigated by taking into account the contributions of bremmsstrahlung, pion-loop and &amp / #963 / - meson intermediate state amplitude. We also estimate the coupling constant g&amp / #969 / &amp / #963 / &amp / #947 / utilizing the latest experimental value of the branching ratio &amp / #969 / &amp / #8594 / &amp / #960 / 0&amp / #960 / 0&amp / #947 / .

Foram medidas as seções de choque de eletrofissão para os elementos Ta, Au e 182W de 35 MeV a 250 MeV e, através do formalismo dos fótons virtuais, as correspondentes seções de choque de fotofissão foram obtidas por desconvolução. Um método original para extração da energia média de excitação do núcleo composto é apresentado utilizando-se, como dados de entrada, apenas a seção de choque experimental de fotofissão e a probabilidade de fissão calculada. Da energia de excitação foi possível obter-se informações sobre o caminho livre médio do píon, a seção de choque píon-núcleon e o termo complexo do potencial óptico do méson no Au, Ta e 182W. / The electrofission cross sections of Au, Ta and 182W were measured in the energy range 35 - 250 MeV, and the corresponding photofission cross sections were deconvoluted by means of the virtual photon formalism. An original data analysis method was developed which allowed obtaining the excitation energy, using the experimental photofission cross sections and the calculated fission probabilities as inputs. From the excitation energy, plus an approach for the pion-nucleon interaction, the photopion mean free path in Au, Ta and 182W was deduced, along with the main characteristics of the pion-nucleon optical potential.

Am Schwerionensynchrotron der GSI Darmstadt wurde die Produktion von K- und pi-Mesonen in Proton-Kern-Kollisionen (&amp;quot;pA&amp;quot;) experimentell untersucht. Verschiedene Targetkerne (C, Au), Strahlenergien (1.6, 2.5, 3.5 GeV) und Beobachtungswinkel (32°-64°) ergaben eine reichhaltige Systematik und gestatteten Extrapolationen auf totale Wirkungsquerschnitte. In der Arbeit werden Vergleiche der einzelnen Messungen miteinander und mit pA-Messungen anderer Gruppen angestellt und diskutiert. Die Einordnung zwischen pp- und AA-Daten und der Vergleich mit theoretischen Vorhersagen ermöglicht grundlegende Aussagen über das Verhalten von K-Mesonen in Kernmaterie, sogenannte Medium-Effekte.

Sélectionner des traitements de surface pour l’industrie nécessite de prendre en compte : les propriétés à conférer au substrat, la nature et la géométrie de celui-ci et les caractéristiques du milieu extérieur. Certaines combinaisons de ces paramètres rendent difficile la sélection d’un traitement unique, d’où le recours à des multitraitements de surface. Dès lors, se posent les questions suivantes : - Utiliser des multitraitements de surface peut se faire en scindant les différentes requêtes en sous-ensembles, de manière à ce que chaque traitement réponde à l’un d’eux. Dans quel ordre ces requêtes doivent-elles être introduites par rapport au substrat ? - Comment sélectionner les traitements de surface répondant à chaque requête individuelle ? - Comment classer des multitraitements en termes d’adéquation au problème posé ? Dans ce travail, les première et troisième questions sont abordées, en explorant les requêtes concernant habituellement les dispositifs de moulage de l’aluminium : - Résistance aux contraintes d’origine thermique. - Résistance à la corrosion par les métaux fondus. - Résistance au frottement. L’analyse de la bibliographie relative aux traitements de surface utilisés dans ces systèmes a été analysée et des « architectures »-types ont été identifiées (chapitre 3). On prévoit, par exemple, un traitement conférant la résistance à la fatigue superficielle, ainsi qu’un revêtement étanche et résistant à l’aluminium fondu. Une barrière thermique est parfois préconisée. Pour chacune des architectures, des traitements de surface individuels peuvent être sélectionnés. Un « facteur de performance » permettant de classer les solutions par rapport au problème de la fatigue thermique a été construit (chapitre 4) et discuté dans deux situations : - Lorsqu’un revêtement est présent, et que les contraintes d’origine thermique (différence de dilatation thermique couche-substrat) menacent de le rompre lors de l’immersion dans un milieu corrosif à haute température. Des essais de corrosion dans de l’aluminium fondu ont été réalisés sur un acier revêtu par du nitrure de chrome dopé à l’aluminium, synthétisé par déposition physique en phase vapeur (chapitre 5 – collaboration : Inasmet). - Lorsque des variations thermiques rapides menacent de rompre le substrat et la (les) couches. Des essais de fatigue thermique ont été réalisés sur de l’acier à outils pour travail à chaud non traité, boruré ou recouvert d’un multitraitements (zircone yttriée / NiCrAlY / boruration / acier). Le revêtement en zircone yttriée a été obtenu par projection par plasma. L’essai de fatigue thermique a été modélisé et le facteur de performance, discuté (chapitre 6). Au chapitre 7, les architectures-types ont été introduites dans une méthodologie de sélection des multi-traitements de surface, qui a été appliquée dans deux cas : - Celui des moules de fonderie, devant résister à la fatigue thermique et à la corrosion par l’aluminium fondu. Le facteur de performance a été extrapolé à d’autres situations qu’aux chapitres 5 et 6. Les solutions habituellement proposées pour résoudre ce problème sont retrouvées. - Celui de deux pièces en acier frottant l’une contre l’autre en présence d’aluminium fondu. To select surface treatments, one must account for the required functional properties, the substrate features and the solicitations the substrate must endure. Certain combinations of these parameters make it difficult to select a single surface treatment, a reason why several successive treatments are preferred. To select them, one needs to determine: - How to divide the several requests into groups and how to stack up these groups from the substrate to the outer surface, so that each treatment deals with one specific group of requests/properties. - How to select individual layers for each group of properties. - How to rank the multi-treatments in terms of relevance for a given application. In this work, one tries to answer the first and the third questions, by studying the case of aluminium foundry, in which the industrial devices frequently face the following solicitations: - Thermal stress (thermal fatigue, thermal expansion mismatch). - Presence of corrosive molten metal. - Sliding wear. In the literature, several “standard” architectures are proposed (chapter 3), like a diffusion layer reducing superficial fatigue plus a corrosion barrier layer. A thermal barrier coating is also sometimes proposed. For each of these architectures, one can select individual treatments. To rank them, one devised a “performance index” for thermal stress (chap.4), which is discussed for two cases: - For large differences between layer and substrate thermal expansion coefficients, when both are put into contact with a high temperature corrosive medium, the layer may be damaged. One discusses this case by examining the corrosion caused by molten aluminium for a steel substrate coated by anticorrosive chromium nitride doped with aluminium. The layer is produced by physical vapour deposition (chap. 5 – cooperation: Inasmet). - Repeated fast surface temperature transients can also damage the substrate and/or the layer by thermal fatigue. One conducted thermal fatigue tests with samples of hot work tool steel, respectively untreated, simply borided and protected by a multilayer. In the last case, top coat is yttria stabilised zirconia, followed by a nickel superalloy and then a borided layer (undercoat). One synthesized the zirconia coating by plasma spray and one modelled the thermal fatigue (chap. 6). In chap. 7, architectures from chap. 2 are introduced in a multi-treatment selection routine, which is applied in two cases: - Foundry moulds for molten aluminium, withstanding both thermal fatigue and corrosion. The devised performance index is extrapolated beyond the tests of chap. 5 and 6 to treatments for this industrial application, thereby quantifying their respective merits. - A foundry device exposed to molten metal and sliding wear.

Sélectionner des traitements de surface pour l’industrie nécessite de prendre en compte :les propriétés à conférer au substrat, la nature et la géométrie de celui-ci et les caractéristiques du milieu extérieur. Certaines combinaisons de ces paramètres rendent difficile la sélection d’un traitement unique, d’où le recours à des multitraitements de surface. Dès lors, se posent les questions suivantes :<p>- Utiliser des multitraitements de surface peut se faire en scindant les différentes requêtes en sous-ensembles, de manière à ce que chaque traitement réponde à l’un d’eux. Dans quel ordre ces requêtes doivent-elles être introduites par rapport au substrat ?<p>- Comment sélectionner les traitements de surface répondant à chaque requête individuelle ?<p>- Comment classer des multitraitements en termes d’adéquation au problème posé ?<p>Dans ce travail, les première et troisième questions sont abordées, en explorant les requêtes concernant habituellement les dispositifs de moulage de l’aluminium :<p>- Résistance aux contraintes d’origine thermique.<p>- Résistance à la corrosion par les métaux fondus.<p>- Résistance au frottement.<p>L’analyse de la bibliographie relative aux traitements de surface utilisés dans ces systèmes a été analysée et des « architectures »-types ont été identifiées (chapitre 3). On prévoit, par exemple, un traitement conférant la résistance à la fatigue superficielle, ainsi qu’un revêtement étanche et résistant à l’aluminium fondu. Une barrière thermique est parfois préconisée.<p>Pour chacune des architectures, des traitements de surface individuels peuvent être sélectionnés. Un « facteur de performance » permettant de classer les solutions par rapport au problème de la fatigue thermique a été construit (chapitre 4) et discuté dans deux situations :<p>- Lorsqu’un revêtement est présent, et que les contraintes d’origine thermique (différence de dilatation thermique couche-substrat) menacent de le rompre lors de l’immersion dans un milieu corrosif à haute température. Des essais de corrosion dans de l’aluminium fondu ont été réalisés sur un acier revêtu par du nitrure de chrome dopé à l’aluminium, synthétisé par déposition physique en phase vapeur (chapitre 5 – collaboration :Inasmet).<p>- Lorsque des variations thermiques rapides menacent de rompre le substrat et la (les) couches. Des essais de fatigue thermique ont été réalisés sur de l’acier à outils pour travail à chaud non traité, boruré ou recouvert d’un multitraitements (zircone yttriée / NiCrAlY / boruration / acier). Le revêtement en zircone yttriée a été obtenu par projection par plasma. L’essai de fatigue thermique a été modélisé et le facteur de performance, discuté (chapitre 6).<p>Au chapitre 7, les architectures-types ont été introduites dans une méthodologie de sélection des multi-traitements de surface, qui a été appliquée dans deux cas :<p>- Celui des moules de fonderie, devant résister à la fatigue thermique et à la corrosion par l’aluminium fondu. Le facteur de performance a été extrapolé à d’autres situations qu’aux chapitres 5 et 6. Les solutions habituellement proposées pour résoudre ce problème sont retrouvées.<p>- Celui de deux pièces en acier frottant l’une contre l’autre en présence d’aluminium fondu.<p><p>To select surface treatments, one must account for the required functional properties, the substrate features and the solicitations the substrate must endure. Certain combinations of these parameters make it difficult to select a single surface treatment, a reason why several successive treatments are preferred. To select them, one needs to determine:<p>- How to divide the several requests into groups and how to stack up these groups from the substrate to the outer surface, so that each treatment deals with one specific group of requests/properties.<p>- How to select individual layers for each group of properties.<p>- How to rank the multi-treatments in terms of relevance for a given application.<p>In this work, one tries to answer the first and the third questions, by studying the case of aluminium foundry, in which the industrial devices frequently face the following solicitations:<p>- Thermal stress (thermal fatigue, thermal expansion mismatch).<p>- Presence of corrosive molten metal.<p>- Sliding wear.<p>In the literature, several “standard” architectures are proposed (chapter 3), like a diffusion layer reducing superficial fatigue plus a corrosion barrier layer. A thermal barrier coating is also sometimes proposed.<p>For each of these architectures, one can select individual treatments. To rank them, one devised a “performance index” for thermal stress (chap.4), which is discussed for two cases:<p>- For large differences between layer and substrate thermal expansion coefficients, when both are put into contact with a high temperature corrosive medium, the layer may be damaged. One discusses this case by examining the corrosion caused by molten aluminium for a steel substrate coated by anticorrosive chromium nitride doped with aluminium. The layer is produced by physical vapour deposition (chap. 5 – cooperation: Inasmet).<p>- Repeated fast surface temperature transients can also damage the substrate and/or the layer by thermal fatigue. One conducted thermal fatigue tests with samples of hot work tool steel, respectively untreated, simply borided and protected by a multilayer. In the last case, top coat is yttria stabilised zirconia, followed by a nickel superalloy and then a borided layer (undercoat). One synthesized the zirconia coating by plasma spray and one modelled the thermal fatigue (chap. 6).<p>In chap. 7, architectures from chap. 2 are introduced in a multi-treatment selection routine, which is applied in two cases:<p>- Foundry moulds for molten aluminium, withstanding both thermal fatigue and corrosion. The devised performance index is extrapolated beyond the tests of chap. 5 and 6 to treatments for this industrial application, thereby quantifying their respective merits.<p>- A foundry device exposed to molten metal and sliding wear.<p><p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished