Thèse (M.Eng) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2004. / Bibliogr.: f. 125-138. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thesis (Ph.D.)--Chemical Engineering, Georgia Institute of Technology, 2009. / Committee Chair: Prof. Sankar Nair; Committee Co-Chair: Prof. Samuel Graham; Committee Member: Prof. Amyn S. Teja; Committee Member: Prof. Mo Li; Committee Member: Prof. Peter Ludovice.

Thesis (Ph. D.)--University of California, San Diego, 2000. / Vita. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph.D.) - Carleton University, 2007. / Includes bibliographical references (p. 249-266). Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2005. / Vita. Includes bibliographical references (p. 101-105).

L'étude présentée dans cette thèse est dédiée à l'analyse des désintégrations radiatives de mésons beaux, processus faisant intervenir le quark b ce dernier se désintégrant par interaction faible en un quark s avec émission d'un photon. Ce type de désintégration est interdit à l'arbre en théorie quantique des champs et doit donc s'opérer à l'aide de boucles. Ces désintégrations ont des rapports d'embranchement très faibles, de l'ordre de 10^{-5}. Dès lors, l’étude de ces processus à l'aide du détecteur LHCb permet de mesurer précisément des observables reliées à ces processus, telles que les rapports d'embranchement, les asymétries de CP ou des variables angulaires et d'hélicité comme la polarisation du photon. En comparant ces résultats expérimentaux avec les prédictions théoriques du Modèle Standard de la Physique des Particules, il devient possible de tester ce modèle et de contraindre l'existence d'une nouvelle physique au delà du Modèle Standard. L'analyse présentée dans cette thèse se concentre sur l'étude des désintégrations B0 -> K*0 gamma, Bs0 -> phi gamma et Bs0 -> K*0 gamma. Les événements utilisés sont ceux où le photon s'est converti en une paire électron-positron par interaction avec le détecteur afin de bénéficier de la bonne résolution sur l'impulsion des traces chargées des trajectographes de LHCb. Les mesures du rapport des rapports d'embranchement des désintégrations B0 -> K*0 gamma et Bs0 -> phi gamma ainsi que de l'asymétrie de CP directe dans le processus B0 -> K*0 gamma sont réalisées. La bonne résolution obtenue sur la masse du méson B0 a permis de déterminer une première limite supérieure au rapport d'embranchement de la désintégration supprimée de Cabbibo Bs0 -> K*0 gamma. / The purpose of the work presented in this thesis is to study the radiative decays of B mesons. These processes correspond to the decay of a b-quark into a s-quark through the weak interaction with a photon in the final state. This kind of decay is not allowed at tree level in the quantum field theory but only through virtual loops. These processes have small branching fractions of the order of 10^{-5}. The study of these decays with the LHCb detector provides precise measurements of related observable such as branching fractions, CP asymmetries or angular variables such as the photon polarisation. These results can be compared with the theoretical prediction of the Standard Model of Particle Physics. Therefore, it is possible to test this model and to constrain the existence of new physics behind the Standard Model. The analysis presented in this thesis focuses on the B0 → K*0 gamma, Bs0 → phi gamma and Bs0 → K*0 gamma decays. Only events where the photon has converted into a dielectron pair by interacting with the detector are used. This allows to take advantage of the good resolution on the charged tracks momentum obtained with the LHCb's tracking system. The measurements of the ratio of branching fractions of the B0 → K*0 gamma and Bs0 → phi gamma decays and of the direct CP asymmetry in the B0 → K*0 gamma process are performed. The good resolution obtained on the B meson mass allows to set the first upper limit on the branching ratio of the Cabbibo suppressed Bs0 → K*0 gamma decay.

L’objectif de ces travaux de thèse est d’améliorer les connaissances sur les réacteurs photochimiques afin de permettre une conception, un dimensionnement et un pilotage plus efficace, compatible avec des contraintes industrielles. Ces travaux se basent sur une méthode d’intensification des procédés et visent la mise en œuvre de réactions de photochimie préparative. La photochimie préparative est une voie de synthèse particulièrement attrayante dans le contexte de la chimie verte. Elle donne accès à des composés hautement fonctionnalisés (molécules à cycle tendu, hétéroatomes etc.) difficilement ou pas accessibles par voie thermique, de manière sélective, en très peu d’étapes réactionnelles et sans ajout des réactifs supplémentaires. Malgré ses potentialités, la transposition industrielle demeure limitée. Les principales contributions de cette thèse sont d’avoir analysé finement les bénéfices de la petite échelle pour la conduite de réactions photochimiques et d’avoir proposé une méthodologie pour transposer des réactions photochimiques dans des équipements industriels. Dans un premier temps, un outil numérique a été développé afin de modéliser le couplage entre les différents phénomènes rencontrés en microphotoréacteur (transfert radiatif, transport des espèces et cinétique photochimique). Une formulation du système d’équations basée sur des nombres sans dimension a été utilisée de façon à accéder à une vision indépendante de l’échelle de l’expérimentation. A cet effet, les nombres sans dimension classiquement rencontrés en génie de la réaction ont dû être adaptés aux spécificités des réactions photochimiques. Quatre nombres sans dimension contrôlant les performances en sortie de microphotoréacteur ont été mis en exergue : les nombres de Damköhler I et II, l’absorbance dans le milieu et le facteur de compétition d’absorption des photons incidents. A partir de ce modèle, une cartographie décrivant les différents régimes de fonctionnement rencontrés en microphotoréacteur a été établie. Une attention particulière a été ensuite portée sur les cas de fonctionnement où la conversion en sortie du réacteur est significativement réduite par la compétition des espèces pour absorber les photons. Cette compétition est liée au nombre de Damköhler II qui permet d’évaluer l’efficacité du mélange diffusif transverse. Ces simulations numériques ont abouti à la construction d’un abaque pour choisir les conditions opératoires à imposer afin de ne pas être limité par le mélange transverse. Dans un second temps, différents outils et dispositifs expérimentaux ont été développés afin de caractériser les réacteurs (notamment par actinométrie) et de suivre en ligne par spectrophotométrie différents systèmes réactionnels. Des microphotoréacteurs de type « capillary tower » et en spirale ont été conçus. Ces dispositifs expérimentaux ont permis d’opérer dans une très large gamme de conditions opératoires (flux de photons, temps de séjour) afin de valider les observations numériques. Pour cela, différents systèmes photochimiques ont été mis en œuvre : une photocycloaddition [2+2] intramoléculaire et deux systèmes photochromiques. Les résultats expérimentaux obtenus, avec ou sans limitation par le transfert diffusif transverse, ont clairement confirmé la pertinence des observations numériques. En outre, la faisabilité d’utiliser un microréacteur comme outils d’acquisition de données cinétiques de réactions photochimiques a été démontrée. Finalement, sur la base des observations expérimentales et numériques, une méthodologie générale est présentée sous forme de logigramme pour déterminer les paramètres de dimensionnement en microphotoréacteur (temps de séjour et densité de flux de photons reçus à la paroi). Des critères ont été proposés pour caractériser les microphotoréacteurs : la productivité, et de manière plus originale, le rendement énergétique global (incluant l’efficacité photonique). / This work aims at improving the knowledge on photochemical reactor engineering in order to propose a methodology to implement photochemical reactions in new continuous intensified technologies. Synthetic organic photochemistry is an extremely powerful method for the conversion of simple substrates into complex products, opening new perspectives. As photochemical substrate activation often occurs without additional reagents, the formation of by-products is also minimized, making photochemistry even more attractive in the modern context of Green Chemistry. The main contributions of this thesis are to finely analyze the benefits of the microreactor technology for performing photochemical reactions, and to propose methodology to transpose photochemical reactions from lab scale to industrial scale. Firstly, a numerical modeling has been proposed to describe the coupling between the different physical phenomena occurring inside a microphotoreactor (radiative transfer, mass and momentum transfers, photochemical kinetic). A formulation of the equation system based on dimensionless numbers has been used to access a generic view, independent of the scale of the experiment. For that, the dimensionless numbers classically encountered in chemical reaction engineering have been adapted to account for photochemical reaction specificity. Four dimensionless numbers controlling the performances at the microreactor’s outlet have been outlined: the Damköhler I and II numbers, the absorbance inside the medium and the competitive absorption factor. From these numbers, a map describing the different zones in which a microphotoreactor can operate has been established. A special attention has been then paid on the cases where the conversion at the microreactor’s outlet is significantly reduced due to the occurrence of a photon competitive absorption between several species. The influence of this competition phenomenon is directly linked to the Damköhler II number which assess for the transverse mixing efficiency. In a second time, various experimental tools and set-up have been developed to characterize photochemical reactors (measurement of the photon flux density received by actinometry) and to implement online analysis by spectrophotometry. A “capillary tower” and a “spiral” microphotoreactors have been developed. Both these microphotoreactors have enabled to operate in a wide range of operating conditions (photon flux, residence time) so as to validate numerical simulations. For that, three photochemical systems have been implemented: an intramolecular [2+2] photocycloaddition and two photochromic systems. The experimental results obtained have confirmed the relevancy of the numerical observations, whether some mass transfer limitations occur or not. Moreover, the feasibility to use a microphotoreactor as a tool for acquiring kinetic data on photochemical reactions has been demonstrated. Finally, based on the numerical and experimental observations, a detailed flow chart has been built to rapidly determine the key parameters for scaling a microphotoreactor (residence time and photon flux density). Some criteria have been proposed to characterize the microphotoreactor: the productivity and, more originally, the global energetic yield (including the photonic efficiency).

Title: Recombination study of ions with electrons at temperatures below 300 K Author: Tomáš Kotrík Department: Department of Surface and Plasma Science Supervisor of the doctoral thesis: Prof. RNDr. Juraj Glosík, DrSc. Department of Surface and Plasma Science Abstract: Presented is the study of recombination of ions with electrons performed at low temperatures using the Flowing afterglow with Langmuir probe experimental technique. Studied was the dissociative recombination of H and D ions at temperatures 77 - 300 K. Apart from a two-body also a three-body recombination channel assisted by neutral He atoms was identified and studied. The obtained temperature dependence of the two-body recombination rate coefficient is in a good agreement with findings of other experimental and theoretical works. The dissociative recombination of HCO and DCO ions with electrons was studied in the temperature range 150 - 300 K. The observed temperature dependence of measured recombination rate coefficient for HCO and DCO ions (~T -1.3 and ~T -1.1 , respectively) is in agreement with the majority of previous experimental works and evokes that indirect mechanism governs the recombination process. The electron- assisted collisional-radiative recombination of Ar ions was for the first time studied at temperatures 50 - 300 K. The...

A B S T R A C T Title: Recombination of Ions in Plasma at 50 − 300 K Author: Peter Rubovič Supervisor: Prof. RNDr. Juraj Glosík, DrSc. Abstract: Main part of this doctoral thesis lies in a study of recom- bination of atomic and molecular ions in low temperature plasmatic environment with emphasis on effect of third bodies. Stationary After- glow equipped with Cavity Ring Down Spectrometer and Cryogenic Flowing Afterglow with Langmuir Probe II were used to obtain recom- bination rate coefficients. Electron assisted collisional radiative recom- bination of Ar+ ion was studied in the temperature range of 50−100 K and helium assisted collisional radiative recombination was observed too. Both H+ 3 and its isotopologue D+ 3 were studies in flowing after- glow and spectroscopically in stationary afterglow as well. Binary re- combination rate coefficients and ternary recombination rate coeffi- cients for helium assisted ternary recombination were determined in the temperature range of 50 − 250 K. These coefficients were deter- mined also for pure ortho- and para- nuclear spin configurations of H+ 3 in the temperature range of 80 − 200 K. Keywords: dissociative recombination, collisional radiative recombi- nation, H+ 3 , D+ 3 , Ar+ viii

Blazars are the most luminous persistent and enigmatic objects in the sky. They constitute a sub-class of active galactic nuclei (AGN) whose relativistic plasma jets are closely aligned to our line of sight. By monitoring the polarized emission of these jets and subsequently modeling flares in the high-energy emission, we are able to gain insight into the parsec-scale physics of the jets close to the central engines. My dissertation develops and augments several theoretical models of high-energy blazar emission. The vast majority of gamma-ray flares detected in blazars are highly correlated with flares detected at longer wavelengths; however, a small subset of these gamma-ray flares appear to occur in isolation. These "orphan" gamma-ray flares challenge current models of blazar variability. I have developed a theoretical model of blazar emission to explain the origin of these orphan flares. This model invokes the presence of a sheath of plasma enshrouding the relativistic spine of the jet. The sheath supplies photons that are inverse-Compton scattered up to high energies by relativistic electrons contained within the jet, producing an orphan flare. This model is successfully applied to a number of such gamma-ray flares. In addition, I present stacked radio images that highlight the presence of jet sheaths in my sample of blazars. Circular polarization (CP) has been detected in a number of blazar jets. CP is very sensitive to the underlying plasma content of the jet. A. Marscher has developed the Turbulent Extreme Multi-Zone (TEMZ) model for blazar emission consisting of thousands of individual cells of plasma that propagate relativistically across a standing shock in the jet. The turbulent nature of the magnetic field within the TEMZ grid naturally creates a birefringent environment in which CP emission can be produced. In order to investigate whether the TEMZ model can indeed produce CP, I have developed a numerical algorithm to solve the full Stokes equations of polarized radiative transfer. I apply this algorithm to ray tracing through the TEMZ model. I am able to demonstrate that TEMZ can reproduce CP at the levels present in blazars.