Dissertationen zum Thema „Distribution angulaire (physique)“

Dans cette thèse de doctorat, nous nous intéressons à la dynamique des processus induits par l'excitation résonante ou l'ionisation directe en couche interne à travers une étude expérimentale de systèmes modèles, l'atome d’argon et la molécule de sulfure de carbonyle OCS. Afin de réaliser des mesures sur des systèmes isolés, nous avons développé une nouvelle expérience, CELIMENE, dans laquelle des espèces en phase gazeuse très diluée sont ionisées par interaction avec un rayonnement synchrotron. Lors de l'ionisation de l'atome Ar en couche 1s, nous avons mesuré le recul de l'ion Arn+ causé par l'émission d'électrons Auger ce qui a permis de déterminer le processus de relaxation majoritaire pour chaque état de charge et de déduire le taux d'émission radiative lors d'une seule mesure. Nous avons mesuré l'effet post collisionnel entre l'ion Arq+ (q=1-5) et le photoélectron en coïncidence, ce qui nous a permis de déduire la durée de vie des niveaux intermédiaires. Lors de l'ionisation de OCS en couche S 1s, la mesure de recul du centre de masse est utilisée afin de déterminer la voie dominante dans le processus de relaxation ce qui nous a permis d’estimer la durée de vie des états intermédiaires dans un système moléculaire. Une comparaison entre les mesures expérimentales des MFPADs et des calculs théoriques a été faite pour la première fois dans le domaine des X-tendres, pour la photoionisation en couche 1s de l'atome de soufre. Finalement la mesure des moments appliquée au système OCS combinée à une simulation de l'explosion coulombienne de la molécule a permis d'étudier finement la cinématique de O++C++S+
In this PhD thesis, we study dynamical processes induced by resonant excitation or direct ionization in deep K shell through experimental measurement realized on model systems, the argon atom and the carbonyl sulfide molecule, OCS. We developed a new experimental setup, CELIMENE dedicated to coincidence measurement of charged fragments created after interaction between free atoms/molecules and synchrotron radiation. On Argon ionized at the K shell, the ion recoil of Ar n+ due to Auger electrons emission is measured for each ionic state and is used to disentangle relaxation pathways and the radiative decay rate in one measurement. This measurement performed in coincidence with the photoelectron is then used to estimate the lifetime of the intermediate state. For the OCS molecule ionized at the S1s shell, we used molecular mass center recoil to determine the main relaxation pathways for each fragmentation channel and measurement of the PCI effect on the photoelectron allowed a determination of the lifetime of the intermediate states in a molecular system. The comparison of the experimental and theoretical MFPADs has been done for the first time in the tender x-ray region for the OCS molecule ionized above S1s threshold. Finally, measurements of the momentum of the O+ C+ S+ fragments combined with a Coulomb explosion simulation allowed us to carefully study the dynamics the molecular three body fragmentation

Dans cette thèse, on présente les résultats concernant les propriétés des bosons intermédiaires, mis en évidence par l’expérience UA2. Toute l’analyse «électron» est présentée et les échantillons finals des W et Z, correspondant à dt = 863 nb⁻¹, sont également donnés. Le moment longitudinal des bosons est plus particulièrement étudié et les distributions en impulsion des partons-parents sont évaluées. Dans le centre de masse des W, la distribution angulaire des leptons chargés issus de la désintégration (électrons ou positrons) est en accord avec la forme théorique prédite par le Modèle Standard et corrigée par les effets QCD. Les sections efficaces des processus W→ev et Z→e⁺e⁻ sont mesurées ainsi que les masses des bosons intermédiaires. Les paramètres sin²0w et p sont évalués. L’accord avec les prédictions du Modèle Standard est bon
We present here some results concerning the properties of IVB’s detected by the UA2 experiment. The “electron-identification” criteria are discussed and the final samples of W’s and Z’s, corresponding to a total integrated luminosity of 863 nb⁻¹, are given. A particular study of longitudinal motion of bosons has been done and the momentum distribution of “parent-partons” has been evaluated. In the W’s center of mass frame, the angular distribution of the outgoing changed lepton (electron or positron) is in good agreement with the theoretical shape expected from the Standard Model and QCD corrections. The cross-sections of processes W→ev and Z→e⁺e⁻ and the masses of IVB’s are measured. The values of sin²0w and p are evaluated. A good agreement with standard model is observed

Une des clefs de la compréhension des novae, (explosions thermonucléaires intervenant dans les systèmes binaires d’étoiles) est l’observation des rayonnements gamma émis après l’explosion. Selon les modèles, la raie γ à 511 keV, produite par l’annihilation des positrons et des électrons, serait la plus intense plusieurs heures après l’explosion. Un des émetteurs principaux de positrons serait l’isotope radioactif β+ de 18F. L’amélioration du pouvoir prédictif des modèles passe par une meilleure connaissance de la quantité de 18F produite dans la nova. Or, le taux de destruction du 18F par la réaction 18F(p,α)15O est entaché d’incertitudes. Il est possible de contraindre ce dernier via l’étude des propriétés spectroscopiques (énergie, largeurs, spin) des états du noyau composé : le 19Ne. Dans ce contexte une expérience basée sur une nouvelle méthode de diffusion inélastique (19Ne(p,p’)19Ne*) a été entreprise à GANIL auprès du spectromètre VAMOS. Un travail de reconfiguration a du être réalisé pour assurer une détection inédite des protons (p’) issus de la diffusion inélastique avec ce spectromètre. Une très bonne résolution en énergie d’excitation pour une expérience en cinématique inverse (jusqu’à σ=33 keV) est atteinte. La mesure des distributions angulaires des particules de décroissance devait fournir d’une manière indépendante des modèles le spin des états. Une contamination non attendue empêche cette mesure. De nouvelles informations spectroscopiques ont été collectées et tendent à améliorer les incertitudes associées au taux de la réaction 18F(p,α)15O. Les données sont compatibles avec la présence d’un nouvel état large en dessous du seuil d’émission proton (6. 41 MeV). Cet état semble avoir une largeur suffisante (230 keV) pour contribuer significativement au taux de réaction de destruction du 18F, amoindrissant les perspectives de détection par les satellites
Nova is a thermonuclear runaway occurring in binary system of stars. The observation of the gamma rays emitted after a nova is a way to better understand this phenomenon. According to the models, the γ line at 511 keV, produced in the annihilation between positrons and electrons, would be the most intense line several hours after the explosion. One of the main positron emitters would be the 18F radioactive isotope. In order to improve the predictive power of the models, it is crucial to better determine the amount of 18F produced in the nova. Yet, the 18F destruction rate 18F(p,α)15O is given with large uncertainties. Measuring the spectroscopic properties (energy, width, spin) of states in the compound nucleus 19Ne should allow us to constrain the reaction rate. In this context, an experiment based on a new inelastic scattering method (19Ne(p,p’)19Ne*) was performed at GANIL with the VAMOS spectrometer. The detection system has been adapted to detect for the first time high energy protons (p’). A good energy resolution in inverse kinematic has been reached (σ=33 keV). The angular distribution measurement of decaying particles should provide the spin assignment of the states in a model independent way. Unfortunately, an unforeseen contamination has prevented us to complete this measurement. New spectroscopic information have been extracted and contributed to reduce the uncertainty of the 18F(p,α)15O reaction rate in a significant way. The data are compatible with a new broad state below the proton threshold (6. 41 MeV). This state seems to be sufficiently broad to contribute to the destruction reaction rate of 18F and reduces the chances for satellite detection

Nous étudions la physique au-delà du Modèle Standard en analysant les distributions angulaires de différentes désintégrations de mésons B. La première désintégration que nous considérons est la désintégration semileptonique B_d → D* ৷ ν, où l est un lepton léger (e ou μ). L'arrivée des nouvelles données de QCD sur réseau nous permet d'extraire de nouveaux paramètres de physique, ce qui n'était pas possible avec uniquement les données expérimentales. Ainsi, nous réanalysons les données de Belle ainsi que les données de QCD sur réseau sur les facteurs de forme de B_d → D* pour ajuster simultanément les facteurs de forme, Vcb et le couplage de nouvelle physique de type droit, dont la sensibilité est estimée à ~ 3-5%. De plus, en générant un pseudo-ensemble non groupé, nous effectuons une étude de sensibilité sur des modèles de nouvelle physique plus généraux en utilisant les données de QCD sur réseau. Nous trouvons que les couplages de nouvelle physique de type droit et tensoriel sont contraints à ~ 2-4%, tandis que la sensibilité pour le cas pseudoscalaire est moins bonne (~20-30%). La deuxième désintégration que nous étudions est B_d → D* τ ν. Étant donné que le τ n'est pas détecté directement dans les expériences, nous écrivons d'abord une distribution angulaire mesurable en considérant la désintégration τ → μ ν ν. Comme il n'y a pas de données expérimentales disponibles pour cela, nous effectuons une étude de sensibilité en générant un pseudo-ensemble à partir des résultats d'ajustement de B_d → D* ৷ ν (৷ = e, μ) pour différents modèles de nouvelle physique. Même avec moins d'événements que dans le cas précédent des leptons légers, les sensibilités sont comparables. Enfin, nous passons aux désintégrations hadroniques de B et nous étudions l'analyse angulaire dépendante du temps de la désintégration B_s → φ φ pour rechercher des signaux de nouvelle physique via des observables violant la CP. En utilisant un Hamiltonien effectif contenant des opérateurs chromomagnétiques de type gauche et droit, nous trouvons que la hiérarchie des amplitudes d'hélicité dans ce modèle nous donne un nouveau schéma de recherche expérimentale, différent de celui utilisé par LHCb dans son analyse. Pour illustrer ce nouveau schéma, nous effectuons une étude de sensibilité en utilisant deux pseudo-ensembles générés à partir des valeurs mesurées par LHCb et obtenons une sensibilité des observables violant la CP de l'ordre de 5-7% avec les statistiques actuelles de LHCb. De plus, nous explorons également la relation entre les résultats de B_s → φ φ de LHCb et ceux de B_d → φ K_s de Belle (II), et montrons qu'ensemble, ils peuvent révéler la chiralité de la nouvelle physique dans notre modèle
We investigate the physics beyond the Standard Model by studying the angular distributions of different B meson decays. The first decay we consider is the semileptonic B_d → D* ৷ ν decay, where l is a light lepton (e or μ). The arrival of the new lattice QCD data allows us to extract new physics parameters, which was not possible with only the experimental data. Thus, we reanalyze the Belle data along with the lattice QCD data on B_d → D* form factors to simultaneously fit the form factors, Vcb and right-handed new physics coupling, whose sensitivity is found to be ~ 3-5%. In addition, by generating unbinned pseudo-dataset, we perform a sensitivity study on more general new physics models along with the lattice data. We find the right-handed and tensor new physics couplings to be constrained ~ 2-4%, while it is not so good for pseudoscalar case (~ 20-30%). The second decay we study is B_d → D* τ ν. Since τ is not detected directly in experiments, we first write a measurable angular distribution by considering the τ → μ ν ν decay. As there is no experimental data available for it, we perform a sensitivity study by generating a pseudo-dataset from fit results of B_d → D* ৷ ν (৷ = e, μ) for different new physics models. Even with lesser events than the previous light lepton case, the sensitivities are comparable. Finally, we move on to hadronic B decays, and investigate the time-dependent angular analysis of B_s → φ φ decay to search for new physics signals via CP-violating observables. Using an effective Hamiltonian containing left- and right-handed Chromomagnetic operators, we find that the hierarchy of helicity amplitudes in this model gives us a new scheme of experimental search, which is different from the one LHCb has performed in its analysis. To illustrate this new scheme, we perform a sensitivity study using two pseudo-datasets generated using LHCb's measured values and obtain sensitivity of CP-violating observables to be of the order of 5-7% with the current LHCb statistics. Moreover, we also explore the relationship between LHCb's B_s → φ φ and Belle (II)'s B_d → φ K_s results, and show that together, they can give us the chirality of new physics within our model

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
The study of the light neutron-rich nuclei at the limits of stability and beyond is an area of considerable interest as it affords an extreme test of our understanding of nuclear structure. Experimentally, the recent availability of radioactive beams with significant intensities and the development of new high acceptance detection systems have permitted such systems to be explored. This thesis deals with a study of the structure of the unbound N=7 system 9He via the single-neutron transfer reaction d(8He,p)9He at the SPIRAL1 facility. The principal goal of the experiment was to clarify the low-lying level structure of 9He, in particular the possible parity inversion of the ground state. The experiment was one of the first to employ the new MUST2 Si array. Owing to the relatively low statistics in the region of threshold and various backgrounds, no definitive conclusion could be drawn regarding the character of the lowest lying state. Higher lying states were identified. Comparison is made with the angular distributions derived for each of the resonances and DWBA and CRC calculations. For each of the possible spin assignments, spectroscopic factors have been estimated

L'observation gamma des explosions novae est l'un des objectifs des télescopes spatiaux comme INTEGRAL. Selon les modèles astrophysiques la raie la plus intense du spectre gamma des novae est celle ayant une énergie de 511 keV. Cette raie provient essentiellement de l'annihilation des ß+ venant de la décroissance du noyau de 18F. L'interprétation astrophysique des observations gamma ne pourra se faire que si la nucléosynthèse du 18F est bien comprise. Actuellement, la mauvaise connaissance du taux de la réaction 18F(p,a)15O, lié à la structure du noyau composé 19Ne, engendre une incertitude d'un facteur 300 sur l'abondance du 18F dans les novae. Dans le but de réduire ces incertitudes, une expérience de diffusion inélastique d'un faisceau de noyaux radioactifs 19Ne sur une cible de proton (19Ne(p,p')19Ne*) a été réalisée au laboratoire de Louvain la Neuve. Elle a permis d'étudier notamment plusieurs états excités du 19Ne au dessus des seuils alpha (3.55 MeV) et proton (6.42 MeV). L'étude des distributions angulaires des particules émises (proton ou alpha) par les états excités du 19Ne a permis d'assigner pour la première fois le spin de nombreux niveaux connus. De plus, un nouvel état ½+ large, pouvant influencer fortement le facteur astrophysique, a été observé pour la première fois.

The present knowledge of angular distributions of neutron-induced fission is limited to a maximal energy of 15 MeV, with large discrepancies around 14 MeV. Only 238U and 232Th have been investigated up to 100 MeV in a single experiment. The n_TOF Collaboration performed the fission cross section measurement of several actinides (232Th, 235U, 238U, 234U, 237Np) at the n_TOF facility using an experimental set-up made of Parallel Plate Avalanche Counters (PPAC), extending the energy domain of the incident neutron above hundreds of MeV. The method based on the detection of the 2 fragments in coincidence allowed to clearly disentangle the fission reactions among other types of reactions occurring in the spallation domain. I will show the methods we used to reconstruct the full angular resolution by the tracking of fission fragments. Below 10 MeV our results are consistent with existing data. For example in the case of 232Th, below 10 MeV the results show clearly the variation occurring at the first (1 MeV) and second (7 MeV) chance fission, corresponding to transition states of given J and K (total spin and its projection on the fission axis), and a much more accurate energy dependence at the 3rd chance threshold (14 MeV) has been obtained. In the spallation domain, above 30 MeV we confirm the high anisotropy revealed in 232Th by the single existing data set. I'll discuss the implications of this finding, related to the low anisotropy exhibited in proton-induced fission. I also explore the critical experiments which is valuable checks of nuclear data. The 237Np neutron-induced fission cross section has recently been measured in a large energy range (from eV to GeV) at the n TOF facility at CERN. When compared to previous measurements, the n TOF fission cross section appears to be higher by 5-7 % beyond the fission threshold. To check the relevance of n TOF data, we simulate a criticality experiment performed at Los Alamos with a 6 kg sphere of 237Np. This sphere was surrounded by enriched uranium 235U so as to approach criticality with fast neutrons. The simulation predicts a multiplication factor keff in better agreement with the experiment (the deviation of 750 pcm is reduced to 250 pcm) when we replace the ENDF/B- VII.0 evaluation of the 237Np fission cross section by the n TOF data. We also explore the hypothesis of deficiencies of the inelastic cross section in 235U which has been invoked by some authors to explain the deviation of 750 pcm. The large distortion that should be applied to the inelastic cross sections in order to reconcile the critical experiment with its simulation is incompatible with existing measurements. Also we show that the nubar of 237Np can hardly be incriminated because of the high accuracy of the existing data. Fission rate ratios or averaged fission cross sections measured in several fast neutron fields seem to give contradictory results on the validation of the 237Np cross section but at least one of the benchmark experiments, where the active deposits have been well calibrated for the number of atoms, favors the n TOF data set. These outcomes support the hypothesis of a higher fission cross section of 237Np.

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.
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 $6^+$.

Cette these entre dans le cadre de l'etude des noyaux loin de la vallee de stabilite produits au ganil par fragmentation du projectile aux energies intermediaires. Elle comprend deux parties. Dans la premiere partie, une experience concernant les noyaux riches en protons de 3 5 - 3 6ca produits avec le spectrometre lise3 est presentee. Deux nouveaux etats excites ont ete deduits de la desintegration -proton du 3 6ca. La comparaison de la force de gamow-teller experimentale avec la theorie du modele en couches est satisfaisante a condition d'utiliser le facteur de reduction de (0. 77) 2 pour la couche sd. Dans une seconde partie de la these, une nouvelle methode experimentale a ete utilisee. Cette methode est basee sur la production de noyaux riches en neutrons dans leurs etats excites et la detection en ligne de leurs de desexcitation. Grace a la grande efficacite et granularite des detecteurs et la tres bonne selection du spectrometre speg, une assignation sans ambiguite des detectes est obtenue. Une nouvelle transition a 14403 kev a ete observee pour le 3 2mg en coincidence avec la transition connue 885 kev du niveau 2 + vers l'etat 0 +. L'analyse de la multipolarite de cette transition basee sur les distributions angulaires et sur leur peuplement est presentee. Les resultats experimentaux sont compares au modele en couches. Le peuplement des niveaux excites dans la reaction de fragmentation a ete etudie a partir de la multiplicite et l'energie des raies. Une forte correlation entre la somme des energies et l'energie de separation d'un neutron a ete observee. Ceci laisserait supposer qu'on peuple les noyaux au dessus de l'energie de separation ou que la fragmentation du projectile est suivie de l'emission d'au moins un nucleon dans cette region de masse. Aussi, on a montre que le peuplement des etats excites depend de la vitesse du fragment.

Ce travail porte sur le fonctionnement d’un Laser `a ´Electrons Libres (LEL) en configuration Injectée. Trois exemples sont présentés : celui de UVSOR-II (Okazaki, Japon), celui de SPARC (Frascati, Italie) et ceux du projet ARC-EN-CIEL (France). Sur l’exemple de UVSOR-II, injecté avec un laser Ti :Sa `a 1 kHz, des thématiques variées ont ´et´e abordées : dynamique électronique, cohérence spatiale, structure spectrale et distribution angulaire du rayonnement, optimisation de la source avec une polarisation variable. Sur l’exemple de SPARC, l’injection d’une source harmonique générée dans les gaz (HHG) est envisagée. Cette combinaison originale, offrant un rayonnement spatialement et temporellement cohérent de forte intensité de l’UV aux rayons X, constitue une source d’avenir. Une source harmonique dédiée a ´et´e mise au point pour le LEL de SPARC et devrait permettre d’ici fin 2008, outre des études systématiques de la combinaison LEL-HHG, la démonstration de nouvelles configurations de LEL injectés. Enfin, au cours des simulations effectuées pour le dimensionnement des sources de rayonnement d’ARC-EN-CIEL, un nouveau régime de propagation de l’impulsion LEL a été observé et reste en cours d’´etude
This work presents a general study on Free Electron Lasers (FEL) in the seeded configuration. Three examples are given : the UVSOR-II FEL (Okazaki, Japan), the SPARC FEL (Frascati, Italy) and the ARC–EN–CIEL project FEL (France). In the case of the UVSOR–II FEL, seeded with a Ti :Sa laser at 1 kHz repetition rate, several studies have been performed : electron beam dynamics, spatial coherence, spectral structure and angular distribution of the radiation, optimization in helical mode. In the case of the SPARC FEL, the injection of a harmonic source generated in rare gas (HHG) is foreseen. This original combination stands as an attractive source for users with a high temporal and spatial coherence degree together with a high intensity from UV to X rays. A dedicated harmonic source has been designed, assembled and tested for the SPARC FEL. The operation of the combined devices should start in Winter 2008, allowing fine characterization of the HHG-FEL association and further demonstration of original HGHG FELs configuration. Finally, during the simulation studies performed for the design of the ARC–EN–CIEL light sources, a new propagation regime of the FEL pulse has been observed and is still under study

Nous avons étudié expérimentalement la relaxation d'un système atomique ou moléculaire après l'ionisation en couche interne par un photon X (2-12 keV). Les différents processus de désexcitation ont été étudiés par la mesure en coïncidence du vecteur vitesse des électrons et des ions émis permettant d'avoir accès aux corrélations vectorielles entre l’émission électronique et les ions formés. Des nouveaux résultats expérimentaux sur l’argon combinés avec le modèle théorique développé par nos collaborateurs ont montré l'existence effective du transfert de moment angulaire dû au PCI entre le photoélectron et l’électron Auger. Ensuite, la dynamique de fragmentations à trois corps de CS2 a été interprétée à l’aide d’une combinaison des observables géométriques et cinématiques. Nous avons montré qu’il est possible de séparer les différents types de fragmentation dans le cas où il s’agit d’une voie mixte. Puis, nous avons montré la présence des voies concertées massives après la dissociation de CH3I. Nous avons également observé la formation des ions multiplement chargés où la charge totale induite est arrivée jusqu’à +15 par l’absorption d’un photon unique. Enfin, la comparaison des données expérimentales avec des simulations de modèle d’explosion coulombienne nous a permis d’estimer le déplacement moyen de la molécule durant la relaxation
We experimentally studied the relaxation of atomic and molecular systems following core-shell photoionization in tender X-ray regime (2-12 keV). The various processes of de-excitation have been studied by the coincidence measurements of the velocity vector of emitted electrons and ions allowing access to the vector correlations between the electrons and ions. New experimental results on argon combined with theoretical model developed by our collaborators have shown the effective existence of angular momentum transfer due to the Post-collision interaction (PCI) between the photoelectron and the Auger electron. Then, the CS2 three-body fragmentation dynamics was interpreted using a combination of geometric and kinematic observables. We have shown that it is possible to separate the different types of fragmentation in case of the mixed pathway. We also showed the presence of massive concerted pathways after the dissociation of CH3I molecule. Moreover, we have observed the formation of multiply charged ions where the total charge induced has reached +15 by single photon absorption. Finally, the comparison of experimental data with Coulomb explosion model allowed us to estimate the average displacement of the molecule during relaxation

L'étude des noyaux exotiques riches en neutrons est l'un des enjeux actuels majeurs de la physique nucléaire expérimentale. Le spectromètre S ³ , aujourd'hui en construction, pourrait permettre de les produire "en vol" grâce aux hautes intensités de l'accélérateur linéaire de Spiral2. Le mécanisme de réaction utilisé serait celui des collisions profondément inélastiques, pour ses caractéristiques telles que l'échange de nombreux nucléons et l'équilibre en N/Z des produits obtenus. Les recherches sur ce mécanisme, débutées dans les années 1970, bénéficient aujourd'hui des progrès technologiques, en particulier concernant les spectromètres de particules chargées. On a mesuré, pour la première fois sur une gamme de 0° à 35°, les sections efficaces de réactions d2sigma/dOmegadE pour différents noyaux riches en neutrons formés par collisions profondément inélastiques entre un faisceau de ⁴⁸Ca¹ ⁹ ⁺ à 10 A MeV et une cible de ² ³ ⁸U de 170(+-10%) ug/cm ². L'expérience a été réalisée au Ganil, avec le spectromètre Vamos couplé à sept clovers Exogam afin de confirmer l'identification des noyaux produits par leur signature gamma. De plus, un détecteur BaF₂ a permis la mesure de l'intensité du faisceau, essentielle au calcul des sections efficaces absolues. Les distributions angulaires, en énergie et en masse des sections efficaces double différentielles absolues sont présentées pour une large plage de quasi-projectiles. Les résultats sont comparés à ceux donnés par le couplage des modèles DIT (Deep Inelastic Transfers) et Gemini++. Les résultats obtenus montrent une production importante qui laisse envisager ce mécanisme pour la formation de noyaux riches en neutrons. Les modèles sont globalement cohérents avec les résultats et les différences majeures concernent généralement les quasi-projectiles très proches ou au contraire très éloignés du faisceau. Les implications pour la production de faisceau avec S³ sont également discutées
The study of neutron-rich nuclei is one of the main challenges nowadays in experimental nuclear physics. Thanks to the future high intensity beams delivered by the linear accelerator of Spiral2, the S ³ spectrometer might allow their production using the "in-flight" method. The deep inelastic reaction mechanism might be used due to the important multi-nucleon transfer and the N/Z equilibration. Studies on this topic, started in the seventies, take advantages of the new available devices. We measured, for the first time between 0° and 35° in the laboratory frame, the reactions cross-sections d2sigma/dOmegadE for the neutron-rich nuclei formed by deep inelastic collisions between a 10 A MeV ⁴⁸Ca ¹ ⁹ ⁺ beam and a 170(+-10%) ug/cm² ² ³ ⁸U target. The experiment was performed at Ganil using the Vamos spectrometer coupled to seven Exogam to confirm the nuclei identification using their gamma signature. Moreover, a BaF2 detector was used to extract the beam intensities, essential for the absolute cross sections measurements. Momentum, angular and mass distributions of absolute differential cross-sections are presented for a wide range of quasi-projectiles. The results are compared with those of DIT (Deep Inelastic Transfers) coupled with Gemini++ theoretical calculations. The models are generally consistent with the results. Important differences appear for quasi-projectiles very close and very far from the beam. Relevant implications for S³ beam production are pointed out

La recherche sur la dynamique électronique des atomes et des molécules, exposés à des champs laser intenses, a suscité un grand intérêt dans de nombreuses disciplines au cours des décennies. Dans ce domaine, les expériences de l'interaction laser-matière, pour l'exploration des mécanismes sous-jacents, sont en réelle expansion avec l'avènement des impulsions laser de ultracourtes (femtoseconde et attoseconde). Cependant, la description théorique du l'irradiation laser reste un défi, en particulier pour les systèmes complexes comme le fullerène C60. Pour ce faire, nous exploitons à part entière "La Théorie de la Fonctionnelle de la Densité dépendant du temps (TDDFT)", pour décrire l'émission d'électrons induite par un large éventail d'impulsions laser, de faible à forte intensité, et de la femtoseconde à l'attoseconde de durée. La première partie de la thèse consiste en l'étude de la dynamique électronique du C60, irradié par des impulsions laser de l'ordre de la femtoseconde. Trois mécanismes, l'ionisation à un photon, l'ionisation multi-photon, et l'ionisation à champ fort, sont largement explorés via les Spectres de PhotoÉlectrons (PES) et la Distribution Angulaire des Photoélectrons (PAD). Notre analyse montre que pour une ionisation à un photon, les PES révèlent essentiellement les états occupés à une particule qui peuvent être associés à la dépletion orbitale. Les PAD, quant à eux, peuvent être définis comme un paramètre d'anisotropie sensible aux états électroniques, et non à la fréquence du laser. Pour une ionization multi-photon, les PES sont principalement générés par les orbitales les plus élevées, et les PAD révèlent l'augmentation de l'anisotropie avec l'ordre des photons. Pour une ionisation à champ fort, les PES sont caractérisés par un large plateau à hautes energies, cause de la réintégration des électrons émis, les détails de ce plateau sont analysés à l'aide d'un modèle à trois étapes. Les PAD des électrons à haute énergie montrent un fort alignement le long de la polarisation laser, générant ainsi un faisceau d'électrons hautement collimaté. De plus, nous discutons également des effets de la température du mouvement ionique sur les PES et PAD. La deuxième partie du travail est centrée sur l'ionisation des atomes et des molécules qui sont soumis à des impulsions de l'ultraviolet extrême (XUV) de l'ordre de l'attoseconde en présence d'un champ infrarouge (IR). En utilisant des paramètres laser similaires aux expériences, nous constatons que pour l'atome He, l'ionisation est répartie en cycles sur l'échelle attoseconde de temps en function du déphasage entre les ondes IR et XUV, alors que pour l'atome Ar ceci n'existe pas. Pour mieux comprendre ce phénomène, nous faisons une étude systématique sur l'effet des paramètres clé du laser dans le régime IR. Nos résultats montrent que l'intensité du laser IR et la fréquence XUV sont des paramètres décisifs. Nous étudions en outre, les effets de résonance sur l'émission d'électrons dans Na2, et nous constatons que modèle d'ionisation peut être liée soit à la fréquence laser IR, soit la fréquence propre du système. Nous étendons ensuite au régime mi-IR (MIR), où des modèles d'ionisation plus complexes sont observés. Enfin, nous développons un modèle schématique qui représente l'émission d'électrons dans un champ laser à deux couleurs, et une solution analytique de la probabilité d'ionisation est également obtenue, ce qui explique bien les principales caractéristiques du modèle d'ionisation
The investigation of ionization dynamics of atoms and molecules illuminated with intense laser fields has attracted a great of interest in many disciplines over the decades. In this context, experiments of laser-matter interaction on the exploration of underlying mechanisms are considerably expanding with the advent of ultrashort femtosecond and attosecond laser pulses. However, the description of the laser irradiation process from a theoretical perspective is still a challenge, in particular for complex systems, such as the fullerene C60. To that end, we turn to exploit a fully fledged approach "Time-Dependent Density-Functional Theory (TDDFT)" to describe electron emission induced by a broad range of laser pulses from weak to strong and from femtoseconds to attoseconds. The first part of the thesis contributes to the study of ionization dynamics of C60 irradiated by femtosecond laser pulses. Three ionization mechanisms, single-photon ionization, multi-photon ionization, and strong-field ionization, are extensively explored via photoelectron spectra (PES) and photoelectron angular distribution (PAD). Our analysis shows that for single-photon ionization, the PES basically reveal the occupied single-particle states which can be associated with the orbital depletion, and the PAD can be generalized into the anisotropy parameter which sensitively depends on the electronic states instead of the photon frequency. For multi-photon ionization, the PES are mostly generated by few uppermost orbitals, and the PAD reveal larger anisotropy with the increase of photon order. For strong-field ionization, the PES are featured by an extended plateau at high energies due to electron recollisions, and the delicate pattern on the plateau is analyzed by using a three-step model. The PAD of the high-energy electrons shows a strong alignment along the laser polarization, which is promising to generate a highly collimated electron beam. Moreover, we also discuss temperature effects from ionic motion on the PES and PAD. The second part of the work focuses on the ionization dynamics of simple atoms and molecules subject to extreme ultraviolet (XUV) attosecond pulses in the presence of an infrared (IR) field. Using similar laser parameters as experiments, we find that for He atom it leads to subcycle ionization on the attosecond time scale depending on the delay time between IR and XUV pulses, while for Ar atom this is absent. To better understand it, we make a systematic study on the effect of key laser parameters in the IR regime. Our results reveal that IR laser intensity and XUV frequency are decisive parameters. We further study resonance effects on electron emission in Na2 molecule, and we find that ionization pattern can be related to either IR laser frequency or the eigenfrequency of the system. We then extend it to the mid-IR (MIR) regime, where more complex ionization patterns are observed. Finally, we develop a schematic model accounting for electron emission in two-color laser field, and an analytical solution of ionization probability is also obtained, which well explains the main characteristics of the ionization pattern

Le but de ce travail est de déterminer par méthodes optiques la distribution de taille (pdf) des nanoparticules de suie, agrégats de morphologie fractale. Après des études préliminaires qui utilisent DDSCAT pour valider la théorie RDG-FA et permettent de convertir un rayon de giration en rayon de mobilité, deux diagnostics optiques sont étudiés. Le premier consiste à exploiter une mesure d'extinction spectrale de la lumière. Nous montrons que pour exploiter ce signal, il faut connaître les propriétés optiques des suies, leur préfacteur et dimension fractale, la loi de distribution et le diamètre des sphérules primaires. Le second diagnostic tire parti de la mesure angulaire de la diffusion de la lumière. Nous montrons qu'il est possible de déterminer la pdf à l'aide de la mesure de diffusion à trois angles. Il faut supposer la loi de distribution et la dimension fractale. Cette deuxième approche, in-situ, est plus appropriée que la première pour déterminer optiquement la pdf des suies.

Cette these est consacree a l'etude experimentale du deuxieme champ critique des supraconducteurs a fermions lourds upt#3, uru#2si#2 et cecu#2si#2. La supraconductivite de ces composes, qui est presumee de nature non conventionnelle, est supposee influencer fortement la dependance angulaire du deuxieme champ critique h#c#2 dans le plan basal du compose hexagonal upt#3 et des composes tetragonaux uru#2si#2 et cecu#2si#2. Ainsi, la mesure de la variation angulaire de h#c#2 peut aider a distinguer le type de parametre d'ordre supraconducteur. La variation angulaire de h#c#2 dans le plan basal et le diagramme de phase anisotrope h#c#2(t) ont ete determines pour les trois composes au moyen des mesures de resistivite sous champ magnetique (orientale dans toutes les directions spatiales) et a tres basses temperatures. En ce qui concerne le compose upt#3, une contribution de la supraconductivite de surface liee a la geometrie a ete mise en evidence, dans les mesures de resistivite pour des whiskers. L'etude de nouveaux monocristaux d'upt#3 de bonne qualite, dont les transitions supraconductrices mesurees par chaleur specifique et par resistivite coincident, a permis de detecter pour la premiere fois une modulation intrinseque d'ordre six (periodicite de 60) du deuxieme champ critique dans le plan hexagonal. Cette modulation change le signe au point tetracritique du diagramme de phase. Ce resultat est une evidence directe que le parametre d'ordre supraconducteur change entre les differentes phases supraconductrices. Le deuxieme champ critique h#c#2, mesure dans le plan tetragonal des composes uru#2si#2 et cecu#2si#2, presente une modulation de h#c#2 de symetrie quatre qui n'avait jamais ete observee jusqu'a present. A premiere vue, une interpretation selon un parametre d'ordre de type d se propose, mais des efforts supplementaires sont necessaires afin d'avoir la certitude que les effets de surface ne sont pas presents dans ces faibles modulations du h#c#2

Le noyau est un objet quantique complexe formé de protons et neutrons. Dans l'approche champ moyen, les nucléons sont considérés comme des particules indépendantes évoluant dans un potentiel moyen. Cependant dans certaines conditions, des nucléons peuvent se regrouper pour former des amas ou " clusters ".Pour comprendre ce phénomène de " clusters " dans les noyaux, nous avons étudié la structure dans l'état fondamental du 40Ca et de l'40Ar. En effet, des calculs théoriques tendent à montrer que les noyaux N = Z pourraient plus facilement adopter une structure en " clusters " que les noyaux N ≠ Z en raison d'un plus grand recouvrement des fonctions d'onde des neutrons et protons. Dans ce cas, l'émission de particules α par les noyaux N = Z sous l'effet du potentiel nucléaire attractif d'un noyau projectile, appelée " Towing-Mode " sera plus important que pour un noyau N ≠ Z. Dans ce but, nous avons réalisé une expérience au GANIL utilisant un faisceau d'40Ar à 35 MeV/A et une cible de 40Ca. Le spectromètre SPEG a permis d'identifier avec une très bonne résolution les ions lourds produits durant la réaction. Les détecteurs silicium MUST2 furent placés tout autour de la cible pour mesurer les particules α émises par la cible et le projectile et le prototype de calorimètre EXL fut utilisé pour la détection des photons de décroissance des noyaux résiduels d'36Ar et de 36S.Un modèle théorique basé sur la résolution de l'équation de Schrödinger dépendante du temps (TDSE) a été utilisé pour reproduire certains résultats expérimentaux comme les distributions angulaires. L'analyse des données a permis de reconstruire des spectres d'énergies d'excitation et des sections efficaces différentielles. De la comparaison entre ces distributions expérimentales et celles calculées par le modèle théorique, nous avons pu extraire des facteurs spectroscopiques Sα pour les deux noyaux d'intérêt. Les taux de " clusterisation " observés pour ces deux noyaux semblent indiquer que la structure en " clusters " n'est pas plus favorisée dans le 40Ca que dans l'40Ar.

Etude experimentale a l'aide d'ions lourds de l'accelerateur ganil sur le spectrometre lise (analyse en energie et en angle) pour determiner le pouvoir d'arret de 11 cibles gazeuses avec une incertitude de plus ou moins 3%. Mise en evidence d'une disparition de la difference entre pouvoirs d'arret des materiaux solides et gazeux lorsque la charge de l'ion tend vers son numero atomique. Analyse des distributions en energies pour de nombreux ions (de l'oxygene au molybdene) et analyse de la distribution angulaire dans des cibles solides et gazeuses. Comparaison des donnees experimentales aux calculs quantiques et classiques

Influence de la topographie de surface induite par bombardement ionique sur l'emission electronique secondaire. Presentation des resultats et description de modeles rendant compte des principeles topographiques observees sur differentes cibles d'aluminium bombardees par des ions argon et xenon de 25 kev

Etude des sections efficaces doublement differentielles des processus elastiques et inelastiques au cours de la collision d'un faisceau d'ions de he avec h ou h::(2), entre 1,5 et 30 kev, pour des angles de diffusion compris entre 5' et 30**(o), par spectrometrie de perte d'energie du projectile. Comparaison des resultats a des valeurs calculees et mesurees anterieurement a d'autres auteurs. Proposition d'un modele permettant d'interpreter les resultats pour la cible h

Dans la limite des hautes énergies, la petite valeur de la constante de couplage de l'interaction forte peut être compensée par l'apparition de grands logarithmes de l'énergie dans le centre de masse. Toutes ces contributions peuvent être du même ordre de grandeur et sont resommées par l'équation de Balitsky-Fadin-Kuraev-Lipatov (BFKL). De nombreux processus ont été proposés pour étudier cette dynamique. L'un des plus prometteurs, proposé par Mueller et Navelet, est l'étude de la production de deux jets vers l'avant séparés par un grand intervalle en rapidité dans les collisions de hadrons. Un calcul BFKL ne prenant en compte que les termes dominants (approximation des logarithmes dominants ou LL) prédit une augmentation rapide de la section efficace avec l'augmentation de l'intervalle en rapidité entre les jets ainsi qu'une faible corrélation angulaire. Cependant, des calculs basés sur cette approximation ne purent pas décrire correctement les mesures expérimentales de ces observables au Tevatron. Dans cette thèse, nous étudions ce processus à l'ordre des logarithmes sous-dominants, ou NLL, en prenant en compte les corrections NLL aux facteurs d'impact, qui décrivent la transition d'un hadron initial vers un jet, et à la fonction de Green, qui décrit le couplage entre les facteurs d'impact. Nous étudions l'importance de ces corrections NLL et trouvons qu'elles sont très importantes, ce qui conduit à des résultats très différents de ceux obtenus à l'ordre des logarithmes dominants. De plus, ces résultats dépendent fortement du choix des échelles présentes dans ce processus. Nous comparons nos résultats avec des données récentes de la collaboration CMS sur les corrélations angulaires des jets Mueller-Navelet au LHC et ne trouvons pas un bon accord. Nous montrons que cela peut être corrigé en utilisant la procédure de Brodsky-Lepage-Mackenzie pour fixer le choix de l'échelle de renormalisation. Cela conduit à des résultats plus stables et une très bonne description des données de CMS. Finalement, nous montrons que, à l'ordre des logarithmes sous-dominants, l'absence de conservation stricte de l'énergie-impulsion (qui est un effet négligé dans un calcul BFKL) devrait être un problème beaucoup moins important qu'à l'ordre des logarithmes dominants.

La fission nucléaire consiste en la brisure d'un noyau lourd, généralement un actinide, en deux noyaux plus légers (ou trois dans quelques rares cas). Ce phénomène a été découvert par Hahn et Strassman en 1938. Très rapidement Meitner et Frisch proposèrent une explication théorique pour ce processus à l'aide du modèle de la goutte liquide. Depuis les modèles n'ont cessé d'évoluer et de se complexifier à travers l'ajout de nouveaux mécanismes et l'observation de nouveaux phénomènes. L'amélioration des modèles est un enjeu important à la fois pour la compréhension fondamentale du processus de fission mais aussi pour les applications. En effet, le dimensionnement des réacteurs futurs s'appuie de plus en plus sur des simulations numériques. Il devient dès lors primordial de réduire les incertitudes associées aux données utilisées. Cela passe alors par la validation des hypothèses sous-jacentes des modèles de fission nucléaire.Dans le cadre de cette thèse, on s'intéresse à deux aspects de la fission nucléaire qui permettront de tester la robustesse des théories. L'un des aspects concerne l'étude des fragments de fission issus de la région de la symétrie à travers la mesure des rendements et des distributions en énergie cinétique. L'autre aspect étudié est le moment angulaire des fragments de fission.Afin d'accéder au moment angulaire des fragments de fission, l'une des possibilités est d'analyser les propriétés des particules promptes, qui est l'une des ambitions du projet FIPPS (FIssion Product Prompt gamma-ray Spectrometer). Une partie de ce travail a été de caractériser les propriétés des spectromètres magnétiques gazeux à travers des mesures expérimentales et le développement d'une simulation Monte Carlo.La seconde partie de ce travail a consisté en la mesure de rapports isomériques et en l'extraction de la distribution du moment angulaire des fragments de fission à l'aide d'un code de désexcitaiton nucléaire. La mesure d'un noyau doublement magique ($^{132}$Sn) permet de mettre en lumière les limites actuelles des modèles de fission.Enfin la dernière partie de ce travail porte sur la mesure des rendements et des distributions en énergie cinétique des fragments de fission. Certains modèles prédisent l'existence de modes dans la fission nucléaire. La région des masses symétriques est dès lors un lieu de choix pour vérifier la validité de ces affirmations.Il est à noter qu'en parallèle de ces études, un accent fort a été mis sur le développement de méthodes d'analyse s'appuyant sur des outils statistiques afin notamment d'améliorer l'évaluation des incertitudes expérimentales
Nuclear fission consists in splitting a nucleus, in general an actinide, into smaller nuclei. Despite nuclear fission was discovered in 1939 by Hahn and Strassman, fission models cannot predict the fission observables with an acceptable accuracy for nuclear fuel cycle studies for instance. Improvement of fission models is an important issue for the knowledge of the process itself and for the applications. To reduce uncertainties of the nuclear data used in a nuclear reactor simulation, a validation of the models hypothesis is mandatory.In this work, two features of the nuclear fission were investigated in order to test the resistance of the theories. One aspect is the study of the symmetric fission fragments through the measurement of their yield and kinetic energy distribution. The other aspect is the study of the fission fragment angular momentum.Two techniques are available to assess the angular momentum of a fission fragment. The first one is to look at the properties of the prompt $gamma$. The new spectrometer FIPPS (FIssion Product Prompt gamma-ray Spectrometer), is currently under development at the ILL and will combine a fission filter with a large array of $gamma$ and neutron detectors in order to respond to these issues. The first part of this work is dedicated to the study of the properties of a Gas Filled Magnet (GFM) which is the type of fission filter considered for the FIPPS project.The second part of this work deals with the measurement of isomeric yields and evaluations of the angular momentum distribution of fission fragments. The study of the spherical nucleus $^{132}$Sn shed the light on the current limits of fission models.Finally, the last part of this work is about the measurement of the yields and kinetic energy distributions of symmetric fission fragments. Since models predict the existence of fission modes, the symmetry region is a suitable choice to investigate this kind of prediction.In parallel with all these studies, an emphasis on the development of new methods derived from statistical tools is achieved in order to better control the uncertainties and estimate the biases

Les dévellopements récents des faisceaux exotiques, et en particulier avec le dispositif SPIRAL du GANIL, nous ont permis d'initier l'étude, dans l'9He, de l'inversion de couches déjà observée dans les isotone N=7, pour le 11Be et le 10Li. Une partie du travail est consacré à l'étude et au développement d'un détecteur servant aussi de cible (cible active) appelé MAYA, ainsi qu'au développement des outils informatiques nécessaires à son exploitation. l'9He a été étudier par la détermination des propriétés de ses états isobariques analogues (IAS) dans le 9Li. Les caractéristiques de ces états IAS sont obtenues par l'analyse des résonances dans les sections efficaces de diffusion élastique, du système 8He+p entre 2 et 3.9 MeV/n. Une étude rapide des réaction (p,d) et (p,t) est aussi présenté. Cette étude a permis, par la comparaison des résultats expérimentaux et des calculs de diffusion potentielle avec résonances, une assignation de spin et parité pour deux états de l'9He.

Les données nucléaires décrivent les interactions d'une particule avec la matière et sont de ce fait au cœur des calculs de physique nucléaire. Après avoir été mesurées et évaluées, elles sont fournies dans des bibliothèques, sous forme d'une liste de paramètres. Leur utilisation ultérieure dans les codes de calcul nécessite un traitement numérique prenant en compte plusieurs phénomènes physiques. Divers logiciels, comme NJOY, existent pour faire ce traitement, mais ils emploient des méthodes numériques datées dérivant d'algorithmes semblables. Or, pour les applications de sûreté nucléaire, il est important de disposer de méthodes indépendantes, pour avoir un point de comparaison et bien identifier les effets du traitement sur les résultats. De plus, la précision doit être correctement contrôlée au cours des différentes étapes du processus. Ainsi, le but de ce doctorat est de développer des méthodes numériques indépendantes garantissant le traitement des données nucléaires avec une précision donnée et de les implémenter en pratique via l'écriture du code GAIA. La première étape a consisté à reconstruire les sections efficaces à partir des paramètres des bibliothèques, en utilisant les diverses approximations de la théorie de la matrice R. La reconstruction avec le formalisme général, sans approximation, a également été implémentée, ce qui a nécessité l'élaboration d'une nouvelle méthode de calcul de la matrice R. Les tests, réalisés sur l'ensemble des formalismes possibles, y compris le plus moderne, montrent un bon accord entre GAIA et NJOY. Le calcul direct des sections efficaces différentielles à partir des paramètres de la matrice R, avec la formule de Blatt-Biedenharn, a également été implémenté et testé. Les sections ainsi obtenues correspondent à un noyau cible fixe, au zéro absolu. Du fait de l'agitation thermique, ces sections efficaces sont soumises à un effet Doppler, ce qui revient à les intégrer avec le noyau de Solbrig. Pour calculer cette intégrale, une méthode de référence, précise mais lente, a d'abord été élaborée et validée. Puis, une méthode basée sur l'algorithme de transformée de Fourier rapide a été développée. Les comparaisons avec la référence suggèrent que cette nouvelle méthode permet d'obtenir des résultats plus précis que NJOY en des temps de calcul comparables. Cette approche a de plus été adaptée pour le cas des noyaux cibles dans un état condensé (solide ou liquide). Une implémentation alternative a été développée pour obtenir les sections par intégration de la loi S(a,b), qui caractérise l'effet des liaisons chimiques sur les collisions neutrons–matière. Enfin, un procédé a été mis en place pour générer une grille d'énergie permettant l'interpolation linéaire des sections entre ses points. À ce stade, l'information minimale nécessaire à la production des fichiers d'entrée pour le code de calcul neutronique MCNP est connue (cette information est traduite au format adéquat avec l'aide d'un module de NJOY). Des calculs ont ensuite été réalisés sur plusieurs configurations afin de démontrer que les méthodes développées ici peuvent être effectivement utilisées pour le traitement d'évaluations modernes. En parallèle, dans le cadre d'une collaboration avec l'Institut Laue-Langevin, nous avons participé au traitement de mesures expérimentales de la loi S(a,b) de l'eau légère et lourde. À l'aide de GAIA, nous avons combiné les valeurs expérimentales avec des valeurs provenant d'une simulation de dynamique moléculaire, l'objectif étant de se passer de modèle moléculaire dans le domaine couvert par l'expérience. Ce n'est qu'une première étape, mais les valeurs obtenues permettent d'améliorer les prévisions du modèle du réacteur de l'ILL. En conclusion, ce doctorat a permis de développer de nouvelles méthodes numériques pour le traitement des données nucléaires et de montrer leur applicabilité à des cas pratiques
Nuclear data allow to describe how a particle interacts with matter. These data are therefore at the basis of neutron transport and reactor physics calculations. Once measured and evaluated, they are given in libraries as a list of parameters. Before they can be used in neutron transport calculations, processing is required which includes taking into account several physical phenomena. This can be done by several softwares, such as NJOY, which all have the drawback to use old numerical methods derived from the same algorithms. For nuclear safety applications, it is important to rely on independent methods, to have a comparison point and to isolate the effects of the treatment on the final results. Moreover, it is important to properly master processing accuracy during its different steps. The objective of this PhD is then to develop independent numerical methods that can guarantee nuclear data processing within a given precision and to implement them practically, with the creation of the GAIA software. Our first step was the reconstruction of cross sections from the parameters given in libraries, with different approximations of the R-matrix theory. Reconstruction using the general formalism, without any approximation, has also been implemented, which has required the development of a new method to calculate the R-matrix. Tests have been performed on all existing formalisms, including the newest one. They have shown a good agreement between GAIA and NJOY. Reconstruction of angular differential cross sections directly from R-matrix parameters, using the Blatt-Biedenharn formula, has also been implemented and tested. The cross sections we have obtained at this point correspond to a target nucleus at absolute zero temperature. Because of thermal agitation, these cross sections are subject to a Doppler effect that is taken into account by integrating them with Solbrig's kernel. Our second step was then to calculate this integral. First, we have elaborated and validated a reference method that is precise but slow. Then, we have developed a new method based on Fast Fourier Transform algorithm. Comparisons with the reference method suggest that the precision of our method is better than the one achieved with NJOY, with comparable computation times. Besides, we have adapted this method to the case where target nuclei are in a condensed state (solid or liquid). For this latter case, an alternative implementation was done to obtain cross sections by integrating the S(a,b) law that characterize the chemical binding effect on collisions between neutrons and matter. Finally, a method was developed to generate an energy grid fine enough to allow a linear interpolation of cross sections between its points. At this point, we have at our disposal the minimum amount of information required to produce input files for the Monte-Carlo transport code MCNP. Such data have been translated into the correct format thanks to a module of NJOY. Calculations have been performed using our input files on several configurations, to demonstrate that our methods can actually be used to process modern evaluated files. In parallel, as part of a collaboration with Institut Laue-Langevin, we have participated in the treatment of experimental measurements of the S(a,b) law for light and heavy water. With GAIA, we have combined experimental values with values from a molecular dynamics simulation, with the objective to avoid using a molecular model in the domain where experimental values are available. This has only been a first step, but the values obtained improves the predictions of the model of ILL reactor. As a conclusion, during this PhD, new numerical methods were developed and we have shown that they can be used in practical cases

Les distributions généralisées de partons (GPDs) sont des fonctions universelles permettant une meilleure compréhension des propriétés des nucléons en termes de quarks et de gluons. La diffusion Compton profondément virtuelle (DVCS) est le processus le pus simple permettant leur mesure. En particulier, le DVCS sur le neutron est sensible à la GPD E qui est la moins contrainte à ce jour et dont la connaissance s'avère indispensable pour accéder au moment angulaire des quarks. La première expérience dédiée au DVCS sur le neutron a eu lieu fin 2004 au Hall A du Jefferson Lab. La haute luminosité de l'expérience et le taux de bruit de fond qui en découle ont nécessité le développement d'équipements spécifiques qui sont décrits. Les méthodes d'analyse utilisées sont présentées et les résultats de l'expérience conduisant à des contraintes préliminaires sur la GPD E sont discutés.

Les sections efficaces neutroniques des noyaux de courte durée de vie sont des données cruciales pour la physique fondamentale et appliquée dans des domaines tels que la physique des réacteurs ou l'astrophysique nucléaire. En général, l'extrême radioactivité de ces noyaux ne nous permet pas de procéder à des mesures induites par neutrons. Cependant, il existe une méthode de substitution (" surrogate " dans la littérature) qui permet de déterminer ces sections efficaces neutroniques par l'intermédiaire de réactions de transfert ou de réactions de diffusion inélastique. Son intérêt principal est de pouvoir utiliser des cibles moins radioactives et ainsi d'accéder à des sections efficaces neutroniques qui ne pourraient pas être mesurées directement. La méthode est basée sur l'hypothèse de formation d'un noyau composé et sur le fait que la désexcitation ne dépend essentiellement que de l'énergie d'excitation et du spin et parité de l'état composé peuplé. Toutefois, les distributions de moments angulaires et parités peuplés dans des réactions de transfert et celles induites par neutrons sont susceptibles d'être différentes. Ce travail fait l'état de l'art sur la méthode substitution et sa validité. En général, la méthode de substitution fonctionne très bien pour extraire des sections efficaces de fission. Par contre, la méthode de substitution dédiée à la capture radiative est mise à mal par la comparaison aux réactions induites par neutrons. Nous avons réalisé une expérience afin de déterminer les probabilités de désexcitation gamma du 176Lu et du 173Yb à partir des réactions de substitution 174Yb(3He,p)176Lu* et 174Yb(3He,alpha)173Yb*, respectivement, et nous les avons comparées avec les probabilités de capture radiative correspondantes aux réactions 175Lu(n,gamma) et 172Yb(n,gamma) qui sont bien connues. Cette expérience a permis de comprendre pourquoi, dans le cas de la désexcitation gamma, la méthode de substitution donne des écarts importants par rapport à la réaction neutronique correspondante. Ce travail dans la région de terres rares a permis d'évaluer dans quelle mesure la méthode de substitution peut s'appliquer pour extraire des probabilités de capture dans la région des actinides. Des expériences précédentes sur la fission ont aussi pu être réinterprétées. Ce travail apporte donc un éclairage nouveau sur la méthode de substitution.