Littérature scientifique sur le sujet « Electrons de très haute énergie »

Énergie de très haute technologie, le nucléaire fait appel aux connaissances scientifiques les plus pointues. Son intérêt repose aussi sur cette même science, tant dans son fonctionnement que dans les avantages qu’il procure, notamment au regard du changement climatique. Comme d’autres sujets scientifiques, le nucléaire fait alors face à une opposition qui prospère sur la désinformation scientifique.

Cinq essais consécutifs ont été réalisés dans un dispositif d’élevage en extérieur comprenant 12 parquets de 15 oies et 5 jars (race landaise) afin de déterminer le besoin énergétique de ces animaux et les effets sur les performances de différentes concentrations énergétiques de l’aliment (de 2100 à 2800 kcal Energie Métabolisable/ kg). ). Le besoin énergétique journalier est de 800-850 kcal E M par oie « servie » (avec 1/3 jars) en saison normale et peut-être plus proche de 900 kcal E M en hiver très froid. Distribués à volonté, les régimes les plus concentrés sont défavorables à la reproduction, l’oie adulte régulant mal son ingéré énergétique en fonction de la teneur du régime. A l’inverse, dès lors qu’ils sont rationnés pour assurer strictement le besoin, les régimes « haute-énergie » permettent une amélioration de la fertilité (+ 7 à + 20 %) et une importante économie d’aliment (- 20 %). Cette pratique semble favoriser également la suppression de verdure fraîche dont l’apport peut représenter une contrainte lorsque l’oie n’a plus accès à des parcours.

La médecine traditionnelle amazonienne tout comme la naturopathie possède de grandes ressources et une grande variété de techniques de soins. Les diètes sont l’une des techniques largement utilisées en Haute-Amazonie péruvienne. Il s’agit pour le guérisseur de mettre le patient en isolement en pleine forêt avec un régime alimentaire et des normes psychocorporelles très strictes afin de lui administrer des préparations de plantes. À travers un voyage intérieur et un nettoyage physique profond, le patient libère son énergie vitale et trouve ainsi la voie de la guérison. L’expérience de la diète conduit l’être humain à retisser un lien avec la nature et les plantes, lien souvent perdu du fait d’un mode de vie urbain et matérialiste. À travers ce processus de purification, l’Homme va non seulement libérer sa force vitale autoguérisseuse, mais aussi s’ouvrir à la spiritualité et ainsi rencontrer son essence. La diète, en tant qu’instrument de guérison et de développement personnel, s’étend aujourd’hui de plus en plus aux cultures et aux contextes occidentaux. Au-delà de sa contribution à ce que l’on appelle le tourisme chamanique, la possibilité de son transfert culturel avec l’utilisation de plantes de la flore européenne est envisagée.

Les fractures instables de l'anneau pelvien, associées à des dilacérations périnéales sont des lésions très graves, toujours observées dans le cadre d'un traumatisme à haute énergie. Des taux de complications et de mortalité élevés ont été rapportés en association avec ces lésions. L'attitude thérapeutique adéquate est décrite, basée sur une revue de la littérature actuelle et sur notre propre expérience. 55 Fractures instables de type B et C de l'anneau pelvien ont été traitées par ostéosynthèse dans notre institution entre 1991 et 1997. 20% de ces patients (11 cas) présentaient une lacération périnéale associée. Simultanément à l'ostéosynthèse initiale, une colostomie de dérivation a été pratiquée immédiatement, durant le même temps opératoire, chez ces 11 patients, suivis de débridements itératifs de plaie et d'une antibioprophylaxie. Dix patients sur ces 11 ont survécu (91%) et évolué vers la consolidation de pelvis sans complication infectieuse locale. Un patient est décédé de complications septiques pelviennes 3 semaines après l'accident. Une prise en charge chirurgicale agressive, d'emblée multidisciplinaire, s'impose en cas de fracture-luxation pelvienne ouverte. Une colostomie immédiate, suivie de débridements de plaie itératifs doivent toujours être associés à l'ostéosynthèse initiale.

Les effets de la luzerne déshydratée de qualité en substitution partielle de l’ensilage de maïs ont été étudiés chez des vaches après le pic de lactation (35 kg de lait à la mise en lot) en comparant à un témoin sans luzerne trois régimes (essai 1) correspondant à l’apport de 2,5 (2,5L) ou de 5,0 kg (5,0L) de luzerne brins longs ou de 5 kg d’une même luzerne (19 % MAT, 0,74 UFL/kg MS) en pellets et préalablement broyée (forme condensée : 5,0C). Les traitements témoin et 2,5L ont été repris dans un second essai avec une luzerne plus riche en énergie (23,8 % MAT, 0,88 UFL/kg MS). L’ensilage de maïs était distribué à volonté et les régimes étaient iso-énergétiques et iso-azotés (PDI). Le traitement 2,5L a permis d’augmenter la production de lait, légèrement dans le premier essai (+0,6 kg/j), plus nettement dans le second (+1,0 kg/j), de faire baisser le taux butyreux (-1,5 et -1,8 g/kg pour les essais 1 et 2) sans affecter le taux protéique. Les quantités ingérées totales ont été plus élevées (+0,7 kg et +0,9 kg pour les essais 1 et 2) ce qui a permis d’accroître les apports énergétiques malgré une valeur énergétique un peu plus faible de la luzerne comparée à l’ensilage (0,95 UFL/kg MS). Le régime 5,0L a entraîné une diminution sensible du taux protéique (-0,6 g/kg) par rapport au témoin sans modifier l’ingestion ou la production. A même niveau d’apport, la forme de présentation n’a pas eu d’effet sur la production mais les quantités ingérées ont été plus élevées avec la luzerne condensée. L’utilisation de quantités modérées de luzerne déshydratée de très bonne qualité permet de moduler la composition du lait dans le sens souhaité pour produire plus de protéines sans augmenter la quantité de matières grasses.

L'Afrique intertropicale sert de cadre à notre réflexion bien que les autres continents tropicaux regorgent d'exemples tout aussi édifiants. Forêt naturelle et forêt plantée ont bien souvent été considérées comme deux pôles opposés de la foresterie, pôles entre lesquels les projets de développement effectuent un mouvement de balancier. Déjà en 1953, Alba1 écrivait : " Il semble inutile d'opposer la sylviculture basée sur la régénération naturelle et celle basée sur la régénération artificielle. D'une part, cela risque d'entraîner des querelles qui, quoique faites sur un ton toujours extrêmement courtois, peuvent blesser inutilement les uns et les autres qui croient le plus souvent, et en toute bonne foi, il faut bien le dire, détenir la vérité en la matière, ce dont on ne saurait les blâmer. " Cette mise en garde n'a pas empêché les deux " clans " d'être plus souvent en opposition qu'en synergie. Dans les années 1960-1970, le balancier était du côté des plantations. C'était l'époque des grands programmes de reboisement, teck en Afrique francophone : gmélina au Mali, pins à Madagascar et okoumé au Gabon dans les années 1950- 1960, puis des grands reboisements périurbains des années 1970 pour le bois énergie. Ces projets étatiques onéreux se sont avérés peu rentables en raison des faibles prix du bois de forêt naturelle pratiqués sur les marchés locaux, ce qui a découragé les bailleurs de fonds. Les plantations sont un investissement à long terme alors que le financement des projets est à court ou moyen terme. Même lorsque les premières rentrées financières des plantations arrivent après six à sept ans (pour le bois de trituration), la faible valeur marchande de ce bois fait que plusieurs rotations sont nécessaires pour rentabiliser l'investissement. Pour les bois d'oeuvre, la révolution est de plusieurs décennies, incompatible avec les cycles des bailleurs de fonds. Ceux-ci considèrent généralement que l'investissement forestier s'arrête quelques années après la plantation et les premiers entretiens. Pourtant, il est nécessaire de financer les travaux ultérieurs pour obtenir in fine des bois de haute qualité à forte valeur marchande car les élagages de pénétration et la première éclaircie fournissent des bois de faibles dimensions qui sont abandonnés sur place en l'absence d'usine de trituration, ce qui est le cas en Afrique. Les éclaircies suivantes produisent des perches et des piquets dont la vente ne finance au mieux que le coût des travaux. Cette absence de retour financier rapide a généré, dans les années 1980, des problèmes au sein des programmes nationaux de reboisement. Par exemple, la Société de développement des forêts ivoiriennes a, faute de pouvoir vendre les premières éclaircies, cessé de planter des tecks pendant plusieurs années, jusqu'au jour où des acheteurs étrangers se sont intéressés à ces produits. À Madagascar, le bailleur de fonds voulait arrêter de financer les plantations de pins initialement destinées à la pâte à papier ; une longue négociation permit de modifier l'objectif du projet et de faire comprendre que les éclaircies et l'élagage étaient indispensables à la production d'un bois de qualité à haute valeur commerciale, et d'obtenir la poursuite du financement des travaux : ce n'est que 26 ans après les premières plantations de pins que les plantations ont commencé à s'autofinancer. Les calculs financiers montrent de très faibles taux de rentabilité interne des plantations ; mais ces calculs ne prennent pas en compte les emplois créés dans les plantations ni le développement des filières de transformation et de commercialisation en aval. (Résumé d'auteur)

L'expérience H. E. S. S. (High Energy Stereoscopic System) est constituée de quatres imageurs Che-renkov atmosphériques dédiés à l'observation des sources astrophysiques de très haute énergie visibles depuis l'hémisphère austral. La première partie de cette thèse étudie des sources étendues observées le long du plan Galactique avec cet instrument. Une méthode d'analyse rnultirésolution à base d'ondelettes a été adaptée aux données VHE (Very high Energy) et testée sur simulations Monte Carlo afin de caractériser la morphologie complexe de ces sources. Cette étude morphologique et spectrale a permis de sélectionner les sources possédant un pulsar puissant spatialement coïncident, et d'établir une liste de candidats nébuleuses de pulsars à partir de critères énergétiques. La seconde partie de cette thèse recherche les causes de l'asymétrie de ces candidats nébuleuses de pulsar à travers une étude du milieu interstellaire et montre que la majorité d'entre eux possède un gradient de matière moléculaire autour du pulsar compatible avec l'hypothèse d'un choc inverse asymétrique. Dans la dernière partie de cette thèse, une analyse fine de HESS J1825-137, l'archétype de cette population de nébuleuses, révèle la présence d'électrons de plus haute énergie près du pulsar ainsi qu'un durcissement du spectre loin de celui-ci : nous proposons une modélisation spectrale dépendante du temps pour cet objet. Celle-ci reproduit remarquablement bien les données pour des valeurs raisonnables des paramètres. Elle permet pour la première fois de contraindre directement l'évolution temporelle du champ magnétique ainsi que les caratéristiques initiales du pulsar et confirme la présence d'électrons reliques dans cette nébuleuse
The HESS experiment (High Energy Stereoscopic System) consist of four imaging atmospheric Cherenkov telescopes to study southern hemisphere astrophysical sources above 100 GeV. The first part of this thesis studies the extended sources observed along the Galactic plane with this instrument. A multi-resolution analysis based on wavelets has been adapted to the VHE (Very high Energy) data for a better study of morphology, and has been tested on Monte Carlo simulations. A rnorphological and spectral analysis has allowed the selection of sources with a powerful spatially-coincident pulsar and to make a list of pulsar wind nebulae candidates based on energetic criteria. The second part of this thesis investigates the origine of the asymmetric morphology of the nebulae by studying the interstellar medium and show that a majority of the PWN candidates have a matter gradient near the pulsar position which is compatible with the hypothesis of an asymmetric reverse shock. Finally, an energy-dependant morphological analysis is applied to HESS J1825-137, the archetypal VHE PWN, and reveals high-energy electrons near the pulsar and a hardening of the spectral index far from it : we propose to model this source with a time-dependent spectral rnodelling. This model reproduces very well the data with reasonable parameters. It allow us for the first time to constrain the time evolution of the magnetic field in a PWN together with the initial characteristics of the pulsar, and confirms the presence of relic electons in

Le développement de méthodes innovantes susceptibles de réduire la sensibilité des tissus sains aux radiations, tout en maintenant l'efficacité du traitement sur la tumeur, est un aspect central de l'amélioration de l'efficacité de la radiothérapie pour le traitement du cancer. Parmi les développements et innovations méthodologiques possibles, la combinaison d'une irradiation à ultra-haut débit de dose (FLASH) et d'électrons de très haute énergie (VHEE) pourrait permettre d'exploiter les avantages radiobiologiques de l'effet FLASH pour le traitement des tumeurs profondes. En particulier, les VHEEs dans la gamme d'énergie de 100 à 250 MeV seraient particulièrement intéressants d'un point de vue balistique et biologique pour l'application des irradiations FLASH en radiothérapie. Cette thèse étudie donc l'utilisation possible des VHEEs en radiothérapie et en particulier leur utilisation à ultra-haut débit de dose, évaluant ainsi la faisabilité de la radiothérapie FLASH-VHEE. Bien que prometteuse, plusieurs aspects de cette technique doivent être étudiés avant qu'elle puisse être employée dans un contexte clinique. Une première partie du travail étudie les paramètres de la machine nécessaires pour répondre aux contraintes des irradiations FLASH. À cette fin, un modèle analytique de calcul de la dose basé sur la théorie de la diffusion multiple de Fermi-Eyges a été développé et testé. Ce modèle analytique a également été utilisé pour concevoir et optimiser un système de double diffusion pour la thérapie VHEE et ainsi obtenir des tailles de champ supérieures à 15x15 cm², et pour évaluer la possible adaptation des méthodes de conformation conventionnelles du faisceau de particules pour la thérapie FLASH-VHEE. La deuxième partie de ce travail porte sur la planification du traitement par VHEE et l'évaluation des plans cliniques. Quatre cas cliniques représentatifs ont été étudiés, pour lesquels des plans de traitement par balayage de mini-faisceau (PBS) et par double diffusion (DS) ont été calculés. L'influence de l'énergie du faisceau sur la qualité du plan a été étudiée et les techniques PBS et DS ont été comparées. Une description temporelle de l'irradiation a également été réalisée ainsi que l'incorporation d'un facteur de modification FLASH lors de l'évaluation du plan et de son effet sur les tissus sains en mode FLASH. Enfin, l'estimation des doses liées aux particules secondaires et les questions de radioprotection ont été abordées. Un calcul de la dose secondaire due aux photons de Bremsstrahlung et aux neutrons provenant des deux systèmes de délivrance de la dose a été développé dans l'eau. La dose dues aux particules secondaires reçues par divers organes a également été évaluée dans le cadre de traitements intracrâniens et afin de démontrer l'avantage des faisceaux VHEE par rapport aux faisceaux de protons en terme de dose neutrons hors champ. En résumé, les modèles analytiques accélérés et paramétrés dans cette étude permettent une estimation de la distribution de la dose produite par un système VHEE avec une bonne précision, ce qui fournit des informations importantes pour la conception éventuelle d'un système VHEE. Les résultats de ce travail pourraient soutenir le développement de la radiothérapie FLASH-VHEE
The development of innovative methods capable of reducing the sensitivity of healthy tissue to radiation, while maintaining the effectiveness of the treatment on the tumour, is a central aspect of improving the effectiveness of radiotherapy in the treatment of cancer. Among possible developments and methodological innovations, the combination of ultra-high dose rate irradiation (FLASH) and very high energy electrons (VHEE) could make it possible to exploit the radiobiological advantages of the FLASH effect for the treatment of deep tumours. In particular, VHEEs in the 100 to 250 MeV energy range would be particularly interesting from a ballistic and biological point of view for the application of FLASH irradiation in radiotherapy. This thesis therefore studies the possible use of VHEEs in radiotherapy, and in particular their use at ultra-high dose rates, thus assessing the feasibility of FLASH-VHEE radiotherapy. Although promising, several aspects of this technique need to be studied before it can be used in a clinical context. The first part of this work studies the machine parameters required to meet the constraints of FLASH irradiation. To this end, an analytical model for calculating the dose based on Fermi-Eyges multiple scattering theory was developed and tested. This analytical model has also been used to design and optimise a double-scattering system for VHEE therapy, in order to obtain field sizes greater than 15x15 cm², and to assess the possible adaptation of conventional particle beam conformation methods for FLASH-VHEE therapy. The second part of this work focuses on VHEE treatment planning and the evaluation of clinical plans. Four representative clinical cases were studied, for which pencil-beam scanning (PBS) and double scattering (DS) treatment plans were calculated. The influence of beam energy on plan quality was studied and the PBS and DS techniques were compared. A temporal description of the irradiation was also carried out, as well as the incorporation of a FLASH modification factor when evaluating the plan and its effect on healthy tissue in FLASH mode. Finally, the estimation of doses from secondary particles and radiation protection issues were addressed. A calculation of the secondary dose due to Bremsstrahlung photons and neutrons from the two dose delivery systems was developed in water. The secondary particle dose received by various organs was also assessed in the context of intracranial treatments and in order to demonstrate the advantage of VHEE beams over proton beams in terms of out-of-field neutron dose. In summary, the fast analytical models parameterised in this study allow the dose distribution produced by a VHEE system to be estimated with good accuracy, providing important information for the potential design of a VHEE system. The results of this work could support the development of FLASH-VHEE radiotherapy

Les rayons cosmiques ont joué un rôle important dans l’histoire de la Physlque depuis plus d'un siècle. Leur spectre s'étend pour plus de 10 ordres de grandeur. La présence du rayonnement de fond diffus cosmologique limite la distance de propagation et définit la classe des rayons cosmiques d'énergie ultra-haute (appelés UHECR) qui ont une énergie au-delà du seuil de production de pions, encore appelée coupure GZK. Les aspects généraux du problème sont analysés de façon critique. Je décris donc une méthode de reconstruction des trajectoires des UHECR dans I'univers proche, en partant du champ magnétique Galactique. Le code développé est capable de rétro-propager des particules chargées dans un champ magnétique quelconque. Le champ magnétique Galactique est reconstruit à travers les modèles actuels. Pour déterminer Ie champ magnétique extragalactique, j'ai utilisé une carte de I'univers local, extraite du catalogue HyperLEDA. Pour vérifier les effets de ces champs, j'ai rétro-propagé un faisceau de 40000 protons, d'un degré de rayon, dans la direction de I'amas de la Vierge. La déviation moyenne n'est pas négligeable. J'ai appliqué la même méthode à I'évènement triple de I'expérience AGASA auquel j'ai ajouté un quatrième évènement de HiRes. Parmi les sources possibles, j'ai identifié NGC3998, un noyau actif de galaxies, de la catégorie LINER, bon candidat pour I'accélération. Enfin, j'ai travaillé aussi sur un nouveau type de source: les trous noirs chargés, qui pourraient être a I'origine d'une émission de particules de très haute énergie. J'en décris Ie mécanisme d'accélération et Ie flux attendu, en suggérant une corrélation avec les sursauts gamma. Je propose donc une stratégie de reconstruction de trajectoires qui pourra être améliorée avec les prochaines expériences (AUGER, SKA, LOFAR) ainsi qu'une nouvelle source à rechercher a travers ce nouveau type d'astronomie
Cosmic rays play an important role in the history of Physics, since more tan a century. Their spectrum extends by more than 10 orders of magnitude. The cosmic background radiation constrains the propagation distance and defines the class of Ultra High Energy Cosmic Rays (UHECR) which carry energy well beyond the pion production threshold, called cutoff GZK. Several experiments studied the UHECR to understand their nature and origin. The general aspects of this problems are analyzed in a critical flavor. I describe a method for the reconstruction of UHECR trajectories within the local universe, starting from the Galactic Magnetic Field (GMF). My code is able to back-propagate charged particles in a magnetic field. To determine the extragalactic magnetic field, I used a local universe map, taken from the catalog HyperLEDA. To verify the effects of these fields on UHECR trajectories, I back-propagate a beam of 40000 protons, 1 degree wide, towards the direction of Virgo cluster. The mean deviation is 0. 780. And grows up to 1. 30 for a frozen field model. These values are not negligible. I applied the same method to the triple event of AGASA experiment, added of a fourth event from HiRes. Through the plausible sources, I identified NGC3998, an Active Galactic Nucleus, of LINER type, a good candidate for acceleration. Finally, I worked also on a new kind of source: the charged black holes, which can be at the origin of UHECR emission. I sketch the acceleration mechanism and the expected flux, suggesting a correlation with gamma-ray bursts. So I propose a strategy of trajectory reconstruction, which can be improved with the next generation experiments (AUGER, SKA, LOFAR), as well as a new source to be searches through this new kind of astronomy

L'astronomie gamma des Très Hautes Energies utilise jusqu'à aujourd'hui exclusivement comme détecteurs le Photomultiplicateur à Tube (PMT) pour capter les faibles flux lumineux des gerbes atmosphériques. Mais une alternative commence à apparaitre : les photodiodes à avalanche polarisées en mode Geiger appelées APD-Geiger. Le PMT est un détecteur conçu dans les années 70 qui présente certes de nombreux avantages mais qui souffre également d'inconvénients comme la taille, le coût, le poids ou encore la sensibilité aux champs magnétiques et surtout la difficulté à réaliser une pixellisation en matrice. Les APD-Geiger, sont des dispositifs à semi-conducteur composés d'une jonction PN intégrée dans une technologie spéciale pour la détection de très faible flux lumineux grâce à leur polarisation au delà de la tension d'avalanche. Les APD-Geiger présentent un gain de photoélectrons très élevé (~106), bien que dépendant fortement de la tension de polarisation au delà de l'avalanche. Ces photodiodes présentent de nombreux avantages par rapport aux photomultiplicateurs, notamment du point de vue de leur miniaturisation pour des applications basées sur l'imagerie, comme la détection de flashs Tcherenkov en astronomie gamma. Dans cette thèse, nous présentons l'étude, la conception et la réalisation de cette structure technologique basée sur du Silicium. Cette structure a montré sa fiabilité pour la détection de faibles flux lumineux avec une tension de claquage de 12V et un courant de fuite ne dépassant pas 10pA au claquage. Nous avons également mis au point, différents modèles physiques et électriques indispensables aux démarches d'optimisation technologiques ainsi qu'au développement des circuits de commande et de lecture, i. E. La base de toute technologie d'imagerie. Le travail présenté ici consiste en l'étude, la conception et la réalisation d'une matrice de pixels à haute sensibilité. Un projet de télescope Cerenkov basé sur cette technologie innovante est finalement présenté
Very High Energy gamma ray astronomy uses till now exclusively as detector the Photomultiplier Tube (PMT) to collect weak light flux of atmospheric showers. But an alternative is now emerging: Avalanche Photodiodes polarized in Geiger mode called "Geiger-APD". The PMT is a detector designed in the 70's which presents many advantages but also suffers from several drawbacks: size, weight, cost, sensitivity to magnetic field but especially difficulty to realize its pixilation in matrix. Geiger-APDs are semi-conductor devices made of PN junction integrated in a special technology to detect very low light flux, thanks to the polarization beyond the avalanche voltage. Geiger-APD presents very high photoelectron gain (˜106) strongly dependant on the polarization voltage beyond avalanche. These photodiodes present many advantages with respect to PMT, mainly as concerns miniaturization for applications based on imaging, such as the detection of Cerenkov flashes in gamma ray astronomy. In this thesis, we present the study, the design and the realization of a technological structure, based on Silicon. This structure has shown reliability to detect weak luminous flux with breakdown voltage at 12V and dark current below 10pA at breakdown. We also developed several models, physical and electrical, necessary to the technological optimization, as well to the development of control and readout circuits, i. E. The basis of any imaging technology. The work presented here consists in the study, the design and the realization of a matrix of high sensitivity pixels. A project of a Cerenkov telescope based on this innovative technology is also presented

Étudiée pour la première fois dans les années 60, la technique de radiodétection des gerbes atmosphériques montra des résultats prometteurs mais limités par les capacités techniques de l'époque. H.R.Allan synthétisa alors l'ensemble des connaissances dans une revue extensive dont les conclusions et les prédictions font encore référence aujourd'hui. L'expérience CODALEMA a été conçue en 2001 à l'observatoire de Nançay, d'abord comme un démonstrateur de la faisabilité de la technique de radiodétection des rayons cosmiques. Modifiée en profondeur en 2005, elle a permis de mettre en place une première corrélation en énergie et de prouver sans ambiguïté la prépondérance du champ magnétique terrestre dans l'émission radio de la gerbe. Le passage à de grandes surfaces de détection est la prochaine étape du développement de la technique. L'autonomie des détecteurs devient alors un élément crucial. Précédée de prototypes de tests installés en 2006 au sein de l'observatoire Pierre Auger, une nouvelle génération de détecteurs a depuis été développée et ses résultats sont détaillés. Cette thèse traite également des différentes problématiques liées à la technique de radiodétection : réponse d'antenne, sensibilité, impact de l'environnement, surveillance d'une expérience à grande échelle. La détermination, indépendamment d'un autre détecteur, des caractéristiques de la gerbe est discutée notamment la distribution latérale, la corrélation en énergie et la composition en fréquence du signal radio.

Etudiée pour la première fois dans les années 60, la technique de radiodétection des gerbes atmosphériques montra des résultats prometteurs mais limités par les capacités techniques de l’époque. H. R. Allan synthétisa alors l’ensemble des connaissances dans une revue extensive dont les conclusions et les prédictions font encore référence aujourd’hui. L’expérience CODALEMA a été conçue en 2001 à l’observatoire de Nançay, d’abord comme un démonstrateur de la faisabilité de la technique de radiodétection des rayons cosmiques. Modifiée en profondeur en 2005, elle a permis de mettre en place une première corrélation en énergie et de prouver sans ambiguïté la prépondérance du champ magnétique terrestre dans l’émission radio de la gerbe. Le passage à de grandes surfaces de détection est la prochaine étape du développement de la technique. L’autonomie des détecteurs devient alors un élément crucial. Précédée de prototypes de tests installés en 2006 au sein de l’observatoire Pierre Auger, une nouvelle génération de détecteurs a depuis été développée et ses résultats sont détaillés. Cette thèse traite également des différentes problématiques liées à la technique de radiodétection : réponse d’antenne, sensibilité, impact de l’environnement, surveillance d’une expérience à grande échelle. La détermination, indépendamment d’un autre détecteur, des caractéristiques de la gerbe est discutée notamment la distribution latérale, la corrélation en énergie et la composition en fréquence du signal radio
The radiodetection of extensive air showers, investigated for the first time in the 1960’s, obtained promising results but plagued by the technical limitations. At that time, H. R. Allan summed up the state of the art in an extensive review article whose conclusions and predictions are still used today. Set up in 2001 at the Nancay Observatory, the CODALEMA experiment was built first as a demonstrator and succesfully showed the feasibility of the radiodetection of extensive air showers. Radically modified in 2005, it allowed to obtain a clear energy correlation, and put in evidence an unambiguous signature of the geomagnetic origin of the electric field emission process associated to the air shower. The switch towards large areas is the next step of the technique’s development. Therefore, the autonomy of the detectors becomes essential. After test prototypes installed in 2006 at the Pierre Auger Observatory, a generation of new autonomous detectors was developed. Their first results will be presented. This work is also dedicated to the issues related to the radiodetection technique : the antenna response, the sensitivity, the surrounding effects, the monitoring of a big array. The determination of the shower characteristics independently of other detectors such as the lateral distribution, the energy correlation and the frequency spectrum of the radio transient will be discussed

L’autoradiographie b est une technique d’imagerie médicale qui permet de visualiser la localisation de molécules marquées avec des traceurs radioactifs émetteurs b dans des coupes histologiques. Cette technique est largement employée dans les domaines de la biologie cellulaire ou de la pharmacologie. Le développement de la technologie des détecteurs gazeux à structure PIM au laboratoire Subatech a permis d’aboutir à la conception d’un appareil d’imagerie b de très haute résolution spatiale (20 µm FWHM) réalisant des images d’une demi lame histologique sur des émetteurs de basses énergies comme du 3H ou de 14C. Le développement récent d’une nouvelle approche concernant la méthode de reconstruction du point d’émission permet d’élargir le champ d’application aux émetteurs de hautes énergies tels que l’131I, le 18F ou le 46Sc. Un nouveau dispositif de grande surface (18x18 cm2), compact et conçu pour l’utilisateur final a été mis au point. Il permet désormais l’imagerie de 10 lames de microscope simultanément. Grâce à une solution de multi-modalité, il conserve les bonnes caractéristiques de résolutions spatiales acquises précédemment en l’étendant sur une grande surface d’analyse. Différentes formes d’échantillons comme des coupes sur lames de microscope ou sur rubans adhésifs peuvent ainsi être analysés. Les simulations et les expérimentations menées durant cette thèse ont permis d’aboutir à un agencement optimal des structures composant le détecteur. La caractérisation et les résultats ont montré que la structure PIM est une structure à considérée dans le cadre de l’imagerie b de haute résolution sur différents types d’émetteurs
The b autoradiography is a widely used technique in pharmacology or biological fields. It is able to locate in two dimensions molecules labeled with beta emitters. The development of a gaseous detector incorporating micromesh called PIM in the Subatech laboratory leads to the construction of a very high spatial resolution apparatus dedicated to b imaging. This device is devoted to small analysis surface of a half microscope slide in particular of 3H or 14C and the measured spatial resolution is 20 µm FWHM. The recent development of a new reconstruction method allows enlarging the field of investigation to high energy beta emitters such as 131I, 18F or 46Sc. A new device with a large active area of 18x18 cm2 has been built with a user friendly design. This allows to image simultaneously 10 microscope slides. Thanks to a multi-modality solution, it retains the good characteristics of spatial resolution obtained previously on a small surface. Moreover, different kinds of samples, like microscope slides or scotches can be analysed. The simulation and experimentation work achieved during this thesis led to an optimal disposition of the inner structure of the detector. These results and characterization show that the PIM structure has to be considered for a next generation of b-Imager

L'autoradiographie b est une technique d'imagerie médicale qui permet de visualiser la localisation de molécules marquées avec des traceurs radioactifs émetteurs b dans des coupes histologiques. Cette technique est largement employée dans les domaines de la biologie cellulaire ou de la pharmacologie. Le développement de la technologie des détecteurs gazeux à structure PIM au laboratoire Subatech a permis d'aboutir à la conception d'un appareil d'imagerie b de très haute résolution spatiale (20 μm FWHM) réalisant des images d'une demi lame histologique sur des émetteurs de basses énergies comme du 3H ou de 14C. Le développement récent d'une nouvelle approche concernant la méthode de reconstruction du point d'émission permet d'élargir le champ d'application aux émetteurs de haute énergie tels que l'131I, le 18F ou le 46Sc. Un nouveau dispositif de grande surface (18x18 cm2), compact et conçu pour l'utilisateur final a été mis au point. Il permet désormais l'imagerie de 10 lames de microscope simultanément. Grâce à une solution de multi-modalité, il conserve les bonnes caractéristiques de résolutions spatiales acquises précédemment en l'étendant sur une grande surface d'analyse. Différentes formes d'échantillons comme des coupes sur lames de microscope ou sur rubans adhésifs peuvent ainsi être analysés. Les simulations et les expérimentations menées durant cette thèse ont permis d'aboutir à un agencement optimal des structures composant le détecteur. La caractérisation et les résultats ont montré que la structure PIM est une structure à considérer dans le cadre de l'imagerie b de haute résolution sur différents types d'émetteurs.

ALe télescope CAT (Cherenkov Array at Themis) est un nouvel instrument dédié à l'astronomie gamma de très haute énergie, entre 250 GeV et 20 TeV, opérationnel depuis septembre 1996. Cette thèse présente les techniques novatrices développées pour obtenir de hautes performances, en particulier l'électronique rapide et les très petits photomultiplicateurs. Les tests mis en œuvre prouvent le bon fonctionnement du déclenchement et de l'acquisition. Conjointement, une méthode d'analyse originale, fondée sur une exploitation exhaustive de l'information contenue dans l'image, est utilisée. Pour la première fois, des évènements gammas sont vus par deux détecteurs indépendants sur un même site et confortent la fiabilité de la technique Tcherenkov atmosphérique. Mais l'année 1997 a été marquée par l'émission gamma sans précèdent d'une source extra-galactique : le noyau actif Mrk501. Nettement plus élevé en moyenne que celui de la nébuleuse du crabe, son flux présente un indice spectral dur et de fortes variabilités. Cette détection a permis une confrontation des résultats des différentes expériences gamma au sol mais a également donne des renseignements précieux pour la compréhension astrophysique de ces objets : les modèles d'émission auto synchro Compton semblent favorisés. Le fond infra-rouge, rayonnement cosmologique important pour connaitre l'époque de la formation des galaxies, peut également être majoré à l'aide de ces données.

Les dix dernières années ont été marquées par l'arrivée à maturité de la technique d'imagerie Cherenkov atmosphérique, ce qui a permis, notamment grâce au réseau de télescopes HESS, l'ouverture d'une nouvelle fenêtre sur l'Univers non thermique. Ce mémoire d'habilitation retrace dix années de recherche en Astronomie Gamma de Très Haute énergie avec HESS puis CTA. Les aspects techniques tels que la conception de l'instrument, son calibrage, la reconstruction des événements et l'analyse de données sont présentées dans une première partie, tandis que la seconde brosse un panorama des grandes découvertes dans ce domaine.

Notre compréhension des noyaux actifs de galaxie (AGN) a beaucoup progressé récemment avec l’image radio de l’ombre du trou noir de M87, et la détection des ondes gravitationnelles lors de la fusion de trous noirs binaires. Les avancées actuelles de l’astronomie gamma de très haute énergie apportent aussi un nouvel éclairage sur les AGN et leurs jets, qui ont été parmi les premières sources cosmiques à être identifiées au téra-électronvolt (TeV).