Le Modèle Standard, qui régit la physique des particules, a été jusqu'à présent confirmé par l'expérience. Cependant, les questions qu'il laisse en suspens ont conduit à proposer plusieurs modèles permettant son extension. L'un de ces modèles postulant l'existence d'une quatrième famille de fermions permet de résoudre certaines des lacunes du Modèle Standard. Ce travail, effectué dans le cadre de l'expérience ATLAS au LHC, présente des méthodes permetttant de découvrir le quark up de quatrième génératition u4 produit par paire qui se désintègre de manière semi-leptonique. Une méthode de calibration de l'énergie des jets ainsi qu'une méthode d'évaluation de la résolution de cette énergie sont d'abord présentées car essentielles pour des mesures précises. Nous décrivons ensuite une méthode pour découvrir le quark u4 tout en évaluant le potentiel de découverte. Enfin une mesure de la masse de ce quark est alors réalisée dans l'hypothèse où une découverte a été effectuée.

L'expérience Double Chooz étudiera les oscillations des antineutrinos électroniques produits par la centrale nucléaire de Chooz pour mesurer l'angle de mélange θ₁₃. La connaissance actuelle sur ce paramètre, apportée par CHOOZ, peut être améliorée en réduisant les erreurs statistiques et systématiques. Afin de réduire la première de ces deux incertitudes, Double Chooz observera un échantillon de données conséquent. Cette expérience utilisera deux détecteurs identiques pour s'affranchir de la plupart des incertitudes expérimentales intervenant dans les processus de production et de détection. Une attention particulière sera portée sur les bruits de fond engendrés par la radioactivité naturelle et les interactions des rayons cosmiques. <br><br> Nous présentons, dans cette thèse, la simulation que nous avons mise en place pour calculer la sensibilité sur la mesure de θ₁₃ et le potentiel de découverte de l'expérience. Nous nous sommes intéressé en particulier à quantifier les incertitudes liées aux détecteurs limitant la sensibilité sur θ₁₃. Nous avons également pris en compte certains bruits de fond tels que les événements accidentels engendrés par la radioactivité des PM, les événements corrélés produits par les neutrons de spallation ainsi qu'un bruit de fond hypothétique (celui ayant la forme du signal d'oscillation recherché). <br><br> Après trois années de prise de données, Double Chooz permettra d'observer un signal d'oscillation pour sin²(2θ₁₃)>0,05 (à 3σ) ou bien, si aucune oscillation n'est découverte, de mettre une limite de sin²(2θ₁₃)<0,03 à 90 % de confiance.

Depuis sa découverte en 1995 à Fermilab, le quark Top fait l'objet d'une grande attention. Il complète la troisième famille de quarks du Modèle Standard de la physique des particules, et la mesure de ses propriétés contraint fortement ce modèle. Il constitue également une voie d'accès privilégiée à la nouvelle physique attendue à une énergie de l'ordre du TeV. Ce travail de thèse, réalisé auprès du détecteur ATLAS du LHC, présente les méthodes mises en œuvre afin de mesurer précisément la masse du quark Top dans le canal lepton+jets. Différentes stratégies d'analyse sont présentées en fonction des performances du détecteur, notamment sa capacité d'identification des jets beaux. La mesure précise de la masse du Top passe par une connaissance approfondie de l'échelle d'énergie des jets. Ce document propose une stratégie d'étalonnage des jets légers qui s'appuie sur la contrainte de la masse du boson W, et montre qu'une précision de l'ordre du GeV/c² sur la mesure de la masse du Top est tout à fait possible. Une évaluation du potentiel de découverte de résonances ttbar, prévues dans le cadre de modèles au-delà du Modèle Standard, est également menée.