La formation des hadrons est, dans le cadre de la théorie quantique de couleur (QCD), un processus non-perturbatif ; cette caractéristique entraîne d'importantes difficultés théoriques. C'est pourquoi, les mesures expérimentales de fragmentation dans différents noyaux sont une nécessité afin d'obtenir des progrès tangibles dans la compréhension des mécanismes de formation des hadrons. La thèse commence par les bases théoriques nécessaires à une telle approche, suivies des principaux modèles qui lui sont associés.La thèse se poursuit par l'analyse de données de Jefferson Lab obtenues à l'aide d'un faisceau d'électrons de 5 GeV incident sur différentes cibles (2H, C, Al, Fe, Sn et Pb). Les produits de la réaction sont mesurés avec le spectromètre CLAS. Les principaux résultats de cette expérience sont : (a) l'analyse multi-dimensionnelle des observables mesurées, qui permet une meilleure confrontation avec les modèles théoriques et l'extraction d'informations temporelles sur la fragmentation, et (b) l'observation d'une atténuation hadronique non-linéaire en fonction du rayon du noyau cible. Dans une partie plus théorique, le générateur d'événements PyQM, développé dans le but de reproduire les données de la collaboration HERMES, est présenté. Les résultats sont mitigés, en effet la base théorique utilisée ne semble pas s'appliquer au cas étudié, néanmoins certaines caractéristiques des données sont reproduites permettant de comprendre leurs origines parfois inattendues. Enfin, les possibilités d'expériences futures, à Jefferson Lab et dans un collisionneur ion-électron (EIC), sont explorées.

In part to search for a possible critical point (CP) in the phase diagram of hot nuclear matter, a beam energy scan was performed at the Relativistic Heavy-Ion Collider at Brookhaven National Laboratory. The Solenoidal Tracker at RHIC (STAR) collected Au+Au data sets at beam energies, √sNN , of 7.7, 11.5, 19.6, 27, 39, 62.4, and 200 GeV. Such a scan produces hot nuclear matter at different locations in the phase diagram. Lattice and phenomenological calculations suggest that the presence of a CP might result in divergences of the thermodynamic susceptibilities and correlation lengths. The statistical moments of the identified-particle multiplicity distributions directly depend on both the thermodynamic susceptibilities and correlation lengths, possibly making the shapes of these multiplicity distributions sensitive tools for the search for the critical point. The statistical moments of the multiplicity distributions of a number of different groups of identified particle species were analyzed. Care was taken to remove a number of experimental artifacts that can modify the shapes of the multiplicity distributions. The observables studied include the lowest four statistical moments (mean, variance, skewness, kurtosis) and some products of these moments. These observables were compared to the predictions from several approaches lacking critical behavior, such as the Hadron Resonance Gas model, mixed events, (negative) binomial, and Poisson statistics. In addition, the data were analyzed after gating on the event-by-event antiproton-to-proton ratio, which is expected to more tightly constrain the event trajectories on the phase diagram.

In this thesis, we investigate the masses, form factors and magnetic dipole moments of some light octet, decuplet and heavy baryons containing a single heavy quark in the framework of the light cone QCD sum rules. The magnetic dipole moments can be measured considering radiative transitions within a multiplet or between multiplets. Analyzing the transitions among the baryons and calculating the above mentioned parameters can give us insight into the structure of those baryons. In analyzing the aforementioned processes, the transition form factors play a crucial role. In this thesis, the form factors for these transitions are calculated using the light cone QCD sum rules approach. In the limit when the light quark masses are equal, mu = md = ms, QCD has an SU(3) flavour symmetry which can be used to classify the light baryons. This classification results in the light decuplet, octet and singlet baryons. The baryons containing single heavy quark, on the other hand, can be classified according to the spin of the light degrees of freedom in the heavy quark limit, mQ -&gt / infinity. QCD at low energies, when the baryons are formed, is a non-perturbative theory. Hence, for phenomenology of the baryons, the QCD sum rules as a more powerful non-perturbative approach is used. Understanding the properties of nucleons is one of the main objectives of QCD. To investigate the properties of the nucleons, the axial N-Delta(1232) transition form factors are calculated within the light cone QCD sum rules method. A comparison of our results on those form factors with the predictions of lattice QCD and quark model is presented. The nucleon electromagnetic form factors are also calculated in the same framework using the most general form of the nucleon interpolating current. Using two forms of the distribution amplitudes (DA&rsquo / s), predictions for the form factors are presented and compared with existing experimental data. It is shown that our results describe the existing experimental data remarkably well. Another important property of the baryons is their magnetic moments. The magnetic moments of the heavy Xi_Q (Q = b or c) baryons containing a single charm or bottom quark are calculated within the light cone QCD sum rules approach. A comparison of our results with the predictions of other approaches, such as relativistic and nonrelativistic quark models, hyper central model, Chiral perturbation theory, soliton and skyrmion models is presented. Moreover, inspired by the results of recent experimental discoveries for charm and bottom baryons, the masses and magnetic moments of the heavy baryons with J^2P = 3/2^+ containing a single heavy quark are studied also within the light cone QCD sum rules method. Our results on the masses of heavy baryons are in good agreement with predictions of other approaches, as well as with the existing experimental values. Our predictions on the masses of the states, which are not experimentally discovered yet, can be tested in the future experiments. A comparison of our results on the magnetic moments of these baryons and the hyper central model predictions is also presented.

In the present work some hadronic properties of the scalar &kappa / meson are studied. Using the QCD sum rules approach, which is a nonperturbative method, the mass and the overlap amplitude of this meson are calculated. As well as the mass and the overlap amplitude, &kappa / &rarr / K^+&pi / ^&minus / decay is also studied. For this decay the coupling constant g_&kappa / K^+&pi / ^&minus / is obtained using light cone QCD sum rules which is an extension of the QCD sum rules method. Moreover, the coupling constant is calculated using the experimental decay width and it is compared with the value obtained in light cone QCD sum rules approach. The result of the calculation of g_&kappa / K^+&pi / ^&minus / , the one obtained from light cone QCD sum rules approach, is also applied to acquire the f_0 &minus / &sigma / scalar mixing angle, &theta / s, using the ratio g^2 (&kappa / &rarr / K^+&pi / ^&minus / )/g^2 (&sigma / &rarr / &pi / &pi / ) obtained from experimental decay width. The value of scalar mixing angle is also compared with its experimental results.

La physique du B constitue un pan important de la physique des particules, aussi bien du point de vue théorique qu'expérimental. L'objectif de ce mémoire est d'adresser un certain nombre d'aspects relatifs à cette physique et, dans un premier temps, certaines hypothèses théoriques utilisées : - hypothèse de dualité : la plupart des calculs inclusifs sur les transitions entre états hadroniques repose implicitement sur le fait que ces processus peuvent être décrits en ne faisant intervenir que les transitions entre les quarks constituant ces hadrons. Nous avons testé cette hypothèse dans le cadre des désintégrations semileptoniques des mésons $B$ et cherché les causes d'éventuelles violations. - hypothèse de factorisation : cette hypothèse simplificatrice, couramment employée dans le domaine, permet par exemple l'étude des désintégrations non-leptoniques des mésons B en deux autres mésons. Nous avons réalisé une étude exhaustive comparative entre les données expérimentales disponibles et une version améliorée de cette hypothèse. Ensuite, nous présentons un problème lié à la production des états de moment cinétique orbital l=1 lors des désintégrations des mésons B : les données expérimentales vont à contre sens de tous les modèles théoriques phénoménologiques ; nous proposons alors une tentative de résolution par QCD sur réseau de ce puzzle. Enfin, nous décrivons le projet APEnext (projet européen d'ordinateur à architecture parallèle dédié aux calculs sur réseau).

Studies of minimum bias events at colliders probe the behavior of QCD in the non-perturbative regime. The phenomenology of events in this regime is described by empirical models that take many parameters, which all need to be tuned to the observed data. Measurements based on angular correlations between the highest transverse momentum charged particle track and the other charged particle tracks in collision events can, because of their robustness against experimental and detector effects, be a component of the tuning inputs for the models. We measure such observables in a variety of pseudorapidity ranges and at many center-of-mass energies at DØ and ATLAS. We observe that such observables are poorly described by current models and tunes that are used to produce simulated event samples, making them valuable information for the tuning process. The Matrix Element method is a powerful analysis tool to extract precise measurements from data samples of limited statistics. We have investigated the potential of the Matrix Element method to measure the mass of the charged Higgs in the exclusive decay H±→τ±ν→e±+3ν when produced in top quark decays at the Tevatron, with emphasis on the construction of transfer functions in the τ decay chain. We concluded that the τ decay chain can be successfully parametrized via a transfer function and that the method has the potential to provide an accurate charged Higgs mass measurement in this channel. Triggering on τ leptons is a key component for many beyond the Standard Model searches at ATLAS, such as the search for the charged Higgs boson. Events containing Z bosons can be used to measure the efficiency of the ATLAS τ hadronic-decay trigger. We have used a tag-and-probe method on simulated Z boson decays to 2 τ leptons where one decays to a μ while the other decays hadronically. The μ is used as the tag and the τ side is probed. We demonstrated that the efficiency of the τ hadronic-decay trigger can be accurately measured with this method using the first 100 pb-1 of ATLAS data. / Felaktigt tryckt som Digital Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology 732

Le Modèle Standard Supersymétrique Minimal (MSSM), le plus étudié des modèles de Nouvelle Physique, contient un candidat à la matière noire : le neutralino. Un des mécanismes qui permet de réduire la densité relique de neutralino jusqu'à l'intervalle expérimental de WMAP et de Planck est la coannihilation entre le neutralino et le stop. Dans cette thèse nous étudions deux aspects différents liés à la prédiction de la densité relique dans la région de coannihilation neutralino-stop, ainsi qu'au calcul des sections efficaces d'annihilation et de coannihilation correspondantes. Nous présentons tout d'abord la matière noire en tant que WIMP ainsi que le Modèle Standard de la Physique des Particules, puis nous abordons le MSSM ainsi la phénoménologie de la densité relique de neutralino. Nous étudions ensuite la phénoménologie de la violation de saveur non minimale dans le secteur des squarks dans le contexte de la densité relique de neutralino. Nous considérons des termes violant la saveur dans le secteur des squarks up et down de chiralité droite et de troisième génération et montrons qu'ils peuvent avoir un impact important sur les sections efficaces d'annihilation et de coannihilation du neutralino, et en conséquence sur la densité relique. Finalement, nous nous intéressons à la possibilité d'améliorer la précision avec laquelle la densité relique est prédite, en calculant les sections efficaces d'annihilation et de coannihilation à l'ordre supérieur dans la théorie des perturbation. En se basant sur des travaux antérieurs qui ont montré que l'impact des corrections SUSY-QCD à une boucle pour l'annihilation de neutralino était supérieur à l'incertitude expérimentale, nous avons calculé de telles corrections dans le cas de la coannihilaiton neutralino-stop en bosons de jauge électrofaibles et bosons de Higgs.

Ce mémoire de thèse présente une étude de l'identification des candidats tau par différents algorithmes dans les collisions pp au LHC et impliquant différents processus physiques : électrofaibles, production de quarks top, SUSY et QCD. Les leptons tau sont identifiés géométriquement dans la voie de désintégration hadronique car les jets issus de ces désintégrations sont généralement plus étroits et mieux isolés que les jets QCD. Une discrimination supplémentaire est appliquée en exigeant la présence d'un des modes de désintégration hadronique dominants du tau contenant un ou trois pions chargés et jusqu'à deux pions neutres. Les jets QCD produits en très grande quantité dans les collisions proton-proton du LHC constituent une source de bruit de fond importante pour les analyses impliquant l'identification de leptons tau. L'analyse des jets QCD produits dans le LHC pour les études de mauvaise identification porte sur 36 pb−1 de données enregistrées par le détecteur CMS pendant l'année 2010. Les efficacités d'identification et les taux de mauvaise identification nous révèlent une forte dépendance en les caractéristiques de l'évènement étudié : les efficacités sont globalement plus basses dans les évènements présentant une activité hadronique importante comme les évènements SUSY et tt que dans les évènements QCD mous et électrofaibles. Les effets de l'environnement sur l'identification de tau sont paramétrés à l'aide de deux variables globales : somme(ET) et la multiplicité de hadrons chargés. Les efficacités chutent typiquement de 80% entre les multiplicités de hadrons les plus faibles et le plus fortes.

Le plasma de quarks et de gluons (QGP) est un état de la matière observe lors de la collision d'ions lourds dans les accélérateurs tels que le LHC. Il est présent à haute température et/ou à haute densité, les quarks sont alors déconfinés : libres de se mouvoir et interagissant très peu entre eux. A basse température et basse densité, les quarks sont, au contraire, confines dans les hadrons formant la matière hadronique ordinaire. La présence d'une transition entre cette phase hadronique et le QGP a des conséquences importantes que ce soit 'a haute température (expériences RHIC et LHC) ou a haute densité (expérience CBM à FAIR, étude des étoiles compactes). Une première transition de phase est liée à la brisure de la symétrie chirale. Dans la matière hadronique, cette symétrie est brisée spontanément. Elle est restaurée en augmentant la température ou la densité. Au delà de la discussion habituelle sur la transition chirale, nous utiliserons un modèle, le modèle Polyakov Nambu Jona-Lasinio permettant de décrire une deuxième transition : la transition de deconfinement. Ceci permettra de séparer le diagramme Temperature-Densité en trois phases distinctes : la phase hadronique ou les quarks sont confines et o'u la symétrie chirale est brisée, la phase du QGP ou les quarks sont d'confines et o'u la symétrie chirale est restaurée et une phase hypothétique dite quarkyonique à basse température et haute densité ou les quarks sont encore confines mais ou la symétrie chirale est restaurée. On décrira, dans un premier temps les différentes transitions à l'aide des paramètres d'ordre suivant : le condensat de quark pour la transition chirale et la boucle de Polyakov pour le déconfinement. On verra ensuite comment l'évolution des fonctions spectrales des mésons sigma et pi peut nous renseigner sur le diagramme de phase. Le critère de transition chirale sera alors la différence entre les masses de ces mésons, la masse étant prise comme étant le maximum de la fonction spectrale. Le critère de transition de deconfinement sera, quant à lui, l'écart-type de la fonction spectrale. Enfin, nous verrons comment intégrer les mésons vecteurs au modèle, en particulier le méson rho, qui pourra jouer le rôle de sonde du plasma, ses propriétés étant modifiées suivant le milieu dans lequel il est émis.

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