Tesi sul tema "Physique de particules"

Cette these presente une analyse de l'intermittence comme elle apparait dans les distributions de particules mesurees a haute energie. Les repartitions de particules dans l'espace des impulsions sont invariantes d'echelle et fluctuent d'evenements en evenements. Ce phenomene apparut originellement en hydrodynamique. Les methodes developpees permettent d'ailleurs de revenir a l'intermittence hydrodynamique par l'intermediaire de la diffusion aleatoire et de l'equation de landau-ginzburg. Une approche phenomenologique utilisant les modeles de cascades aleatoires permet de rendre compte de la morphologie et des caracteristiques intermittentes des distributions de particules. Chemin faisant, une etude approfondie des cascades aleatoires est proposee. L'origine des fluctuations intermittentes est mise en evidence de par son lien avec la theorie quantique des champs. En effet, l'intermittence est intimement reliee a la cascade perturbative de la chromodynamique quantique. Le regime de longue distance de qcd perturbatif est, a l'approximation des logarithmes colineaires dominant, intermittent. De plus, les fluctuations de densite de matiere le long de l'axe des rapidites montrent que la cascade gluonique subit une transition de phase vers un regime en vallees ou les gluons se groupent par paquets. Ceci est compatible avec le preconfinement

Une technique d'interférométrie laser, couplée à deux moteurs à micro déplacements, permet de suivre la totalité du mouvement d'une sphère, de diamètre millimétrique, dans un milieu visqueux limite. La sensibilité sur le déplacement vertical mesurée par interférométrie laser est de 50 nm, celle sur le déplacement latéral suivi par les moteurs est de 20 m. La durée du suivi varie de quelques minutes a une douzaine d'heures suivant la forme de l'enceinte. Les interactions hydrodynamiques particule/parois sont étudiées lors du mouvement d'une sphère (de diamètre compris entre 2 et 8mm) sur l'axe d'une enceinte fermée. Différentes cellules sont utilisées : 2 cylindres de rayons 25mm et 40mm et de hauteur 40mm, 2 cônes de demi angles 31,6\ et 45\. Le nombre de Reynolds est inférieur a 0. 001. La solution numérique des équations de Stokes proposée est basée sur la méthode des moindres carrés développée par Bourot et Coutanceau. Les résultats numériques sont en accord avec les expériences, jusqu'a une distance aux parois fonction de la précision numérique. Quand la particule est proche de la paroi plane, la solution de Maude et Brenner est en bon accord avec les résultats expérimentaux. Au fond du cône, dans la zone de lubrification, les résultats expérimentaux sont comparés à la solution théorique de May, l'accord est excellent. L'étude expérimentale des interactions hydrodynamiques particule/particule montre l'importance des micro rugosités sur le mouvement d'une sphère en chute libre lors du contournement d'une sphère fixe de même rayon. Les trajectoires sont dans un plan vertical. Quand il y a contact, la rugosité modifie la lubrification et les trajectoires sont dissymétriques. Quand il n'y a pas contact, celles-ci sont symétriques. Les courbes expérimentales relatives au mouvement d'une sphère sur l'axe vertical de symétrie d'un amas de sphères fixes sont proches de celles calculées par la méthode des multipoles développée par Cichocki et al.

Etudes phénoménologiques des modèles et théories au-delà du Modèle Standard auprès de collisionneurs actuels et futurs.

Etude de l'énergie noire et de l'extraction des paramètres cosmologiques à partir de différentes sondes cosmiques.

Sous l'effet d'une inhomogénéité de température, on contaste expérimentalement que des particules colloïdales se déplacent : il s'agit de l'effet Soret. L'étude présentée dans ce manuscrit porte sur la thermodiffusion de colloïdes chargés en surface dans une solution saline. La description du comportement des colloïdes au sein de la solution se fait grâce à une étude hydrodynamique et électrostatique. Les particules étudiées dans le cadre de ce travail ont une taille beaucoup plus importante que la longueur d'écrantage de Debye. Il est ainsi possible d'utiliser une méthode de séparation des échelles pour résoudre l'équation de Stokes pour le champ des vitesses et l'équation de Poisson-Boltzmann non-linéaire pour le potentiel électrostatique. Les grandes tendances d'évolution de l'effet Soret suivant le régime de charges sont ensuite dégagées. Dans le cas de particules faiblement chargées, le coefficient Soret varie de manière quadratique avec la taille des particules et la charge surfacique des particules, et linéaire avec la longueur d'écrantage de Debye. Dans le cas de fortes charges, le coefficient Soret varie linéairement avec la charge surfacique et toujours de manière quadratique avec la taille. En revanche on note qu'il est devenu indépendant de la longueur de Debye. Enfin, ces prédictions sont comparées aux résultats expérimentaux disponibles et montrent un très bon accord avec ceux-ci.

L'analyse de donnees des experiences de physique de particules depend largement de l'informatique. Le travail decrit dans cette these vise a introduire un nouveau developpement informatique: logiciel graphique, langage de programmation, methodologie de conception, technique de reseau local dans le domaine de l'analyse de donnees. Un environnement d'analyse base sur une architecture distribuee est mis en place. Les composants du systeme sont repartis dans un reseau local et se synchronisent sous le controle d'un programme principal realise en langage prolog afin d'adapter aux besoins de l'analyse de donnees pour les experiences du lep

Le surf est un sport qui consiste à exécuter des manœuvres en se maintenant debout en équilibre sur une planche transportée par une vague. Dans cette thèse, nous nous intéressons donc au phénomène d’entraînement de particules par une onde. Nous nous sommes en particulier attachés à comprendre deux points déterminants dans la pratique du surf: la capture du surfeur par la vague et l'équilibre du surfeur sur sa planche. Nous avons d'abord établi les critères de surf pour les différents types de vagues. Nous avons montré que la pente et le courant jouent un rôle essentiel dans la capture du surfeur par la vague à son point de déferlement. Le critère de surf établi correspond à condition sur la vitesse relative initiale entre le surfeur et la vague, qui dépend essentiellement de la pente de la vague. Nous avons ensuite montré que le choix de la planche permet de favoriser l'équilibre du surfeur. Le critère de stabilité établi correspond à une hauteur maximale du centre de gravité des surfeurs en fonction des dimensions des planches. Nous avons finalement mis en évidence leur influence sur la vitesse seuil au-delà de laquelle l’équilibre des surfeurs est favorisé. Ainsi, la vitesse initiale du surfeur acquise en ramant est nécessaire pour garantir sa capture et améliorer sa stabilité. Pour finir, nous avons ouvert cette étude d’entraînement de particules par des ondes à deux autres domaines de la Physique : en mécanique et en magnétisme. La diversité des approches expérimentales et leur modélisation théorique commune ont offert une compréhension fondamentale du phénomène
Surfing is a sport in which the athlet must execute figures while standing in balance on a board, carried itself by a water wave. In this PhD study, we investigate the physical phenomena underlying such a transport of a particle by a wave. We specifically focused our attention on two crucial issues when surfing: the catch of the surfer by the wave and its stability on the board. We first establised under which conditions the surfer is carried by the wave in a quantitative manner, for different kinds of waves. We showed that the slope of the wave and the stream within played a significant role for the wave to be able to catch the surfer when breaking. The surfing condition that we found relates the initial relative velocity between the surfer and the incoming wave, which essentially depends on its slope. We then demonstrated that choosing the right board improves the stability of the surfer. This stability condition sets a maximum height of the center of gravity of the surfer from the board, as a function of the board dimensions. We hence highlighted how they influence the minimal surfer velocity above which the surfer balance becomes more stable. The initial velocity of the surfer after paddling is essential to ensure the surfer to catch the wave and improve his stability. We finally study the phenomenon in two other fields of physics: in mechanics and magnetism. The different experiments as well as their common theoretical modeling led to a global and fundamental understanding of the phenomenon

L'optimisation du rendement des dispositifs générateurs de microsonde par faisceaux intenses d'électrons relativistes est conditionnée par la préparation du faisceau. Le but de travail est de maitriser les accélérateurs utilises (1 mv, 1 ka). La propagation des ondes dans les différentes structures de la machine est étudiée numériquement par la résolution de l'équation des télégraphistes dans laquelle on inclut les variations d'indice des diélectriques et les variations des dimensions géométriques des machines. Cette étude conduit à l'interprétation d'expériences de compression et de chauffage de plasmas denses produits par des moyens électriques

ATLAS est l'une des quatre expériences en cours d'installation au CERN. Afin d'étudier ces performances, une tranche complète du détecteur ATLAS a été testée en faisceau durant l'année 2004. Ce document présente une analyse de la réponse en faisceau-test, des portions de calorimètre électromagnétique (LAr) et hadronique (TileCal) dans le cas de pions chargés. L'étude débute par une description de la calorimétrie centrale d'ATLAS. Dans le cas du TileCal, l'étude est complétée par une analyse globale des résultats des tests de l'électronique frontale. L'analyse de la réponse des calorimètres est divisée en trois parties. On s'intéresse tout d'abord aux pions atteignant TileCal au minimum d'ionisation, afin de contrôler les performances seules. Ensuite, la réponse combinée des calorimètres est déterminée pour des pions de haute énergie (20 à 350 GeV). L'étude se termine par une analyse de la réponse calorimétrique pour des pions de basse énergie (3 à 9 Gev)

A partir de la modelisation d'un dispositif physique concret, le commutateur a plasma, differents problemes aux limites en physique du transport des particules chargees sont poses. La premiere partie de la these concerne l'etude d'une condition aux limites oblique non lineaire pour l'equation de la chaleur, posee dans le demi-plan. Ce probleme mathematique modelise la diffusion rapide d'un champ magnetique dans un plasma le long d'une electrode (chapitre 1). Un comportement autosemblable de sa solution est mis en evidence (chapitre 2), puis une etude asymptotique permet de caracteriser precisement ce mode de propagation non lineaire (chapitre 3). Enfin des simulations numeriques permettent de visualiser ces differents phenomenes, l'analyse numerique du schema utilise etant realisee (chapitre 4). Dans la seconde partie de la these, deux problemes de perturbations singulieres sont consideres. Il s'agit, par le biais de l'asymptotique dite de child-langmuir, de modeliser des phenomenes de limitation du courant par charge d'espace dans des diodes. Le premier modele etudie concerne une diode bipolaire plane et purement electrostatique. A partir d'un systeme de vlasov-poisson a deux especes de particules, une etude asymptotique permet de mettre en evidence differents modeles limites, ceux-cis etant precisement repertories (chapitre 5). L'equilibre dit bipolaire est alors caracterise. Dans un second temps, le cas d'une diode magnetisee est considere, ce qui mene a l'explication du phenomene physique de l'isolation magnetique. Ces resultats font l'objet de deux chapitres (6 et 7), le premier traitant davantage des modeles mis en jeu et le second presentant les demonstrations mathematiques.

Pour étudier la formation d'un plasma de quarks et de gluons, il est d'une importance capitale de comprendre en détails la dynamique des collisions hadroniques. La "Parton based Gribov-Regge Theory", dont la solution numérique est le modèle neXus, est une approche cohérente de la description de la diffusion hadron-hadron et des premiers instants des collisions noyau-noyau aux énergies ultra-relativistes. Les résultats des simulations permettent, par des comparaisons quantitatives avec les données expérimentales, une exploration efficace et systématique de certains domaines de la physique inaccessibles autrement. La connaissance de ces conditions initiales est fondamentale pour n'importe quel traitement théorique d'une possible transition de phase parton-hadron, que les expériences basées sur les ions lourds cherchent à décrire. .
To study the formation of a quark gluon plasma, it is of crucial importance to understand in detail the collision dynamics. Parton based Gribov-Regge Theory, realized in the Monte Carlo code neXus, provides a consistent approach for hadron-hadron scattering and the initial stage of nucleus-nucleus collisions at ultra-relativistic energies

Les fonctions de correlations de particules chargees legeres sont un outil pour mesurer les dimensions spatio-temporelles des sources d'emission au cours de reactions nucleaires. Cette technique a ete employee pour analyser les donnees obtenues dans le systeme plomb sur niobium a l'energie de 29 mev/u. L'experience a eu lieu au grand accelerateur d'ions lourds de caen. Un ensemble de 48 scintillateurs assurait la detection des particules chargees dont l'identification fut rendue automatique par la mise au point d'un logiciel informatique. Le detecteur de neutrons orion a ete utilise pour relier l'emission des particules legeres a la violence de reaction. Pour l'analyse, deux modeles theoriques ont ete employes. L'un, classique, tient compte des interactions entre le noyau emetteur et les deux particules mais n'est utilisable que pour des temps d'emission grands. L'emploi d'un modele quantique a permis d'etudier des temps d'emission plus courts. Cette experience montre une evolution de la resonance nucleaire de la fonction de correlation proton-proton avec la fenetre en parametre d'impact selectionnee. Les correlations entre deutons montrent egalement une telle influence qui se manifeste par des temps d'emission differents. En plus de ce critere, la vitesse parallele au faisceau des deux particules detectees en coincidence et l'angle entre le moment relatif et la vitesse totale de la paire de particules dans le referentiel de la source rapide permettent de trier les evenements pour mesurer l'importance relative des diverses sources emettrices et l'influence du temps d'emission. C'est ainsi la premiere experience ou il est possible d'etudier separement des particules de preequilibre et des particules emises par une source equilibree thermiquement. En outre, les correlations entre proton et deuton ont mis en evidence une emission plus tardive des protons par rapport aux deutons

La masse du boson W est un paramètre fondamental du modèle standard qui décrit la matière et ses interactions. Sa mesure précise permet de tester le modèle et d'imposer de nouvelles contraintes sur certains de ses paramètres comme la masse du boson de Higgs. Depuis 1996, l'énergie dans le centre de masse du collisionneur LEP au CERN a été progressivement augmentée pour permettre la production par interactions e#+e# de paires de bosons W et de mesurer sa masse, d'abord par la méthode de mesure au seuil puis par la méthode de reconstruction directe des produits de désintégration des paires w#+w#. Les données accumulées par le détecteur aleph durant les années 1996 et 1997, qui correspondent à des luminosités intégrées de 10. 65 et 57. 01 pb##1 a des énergies moyennes dans le centre de masse de 172. 1 et 182. 7 gev respectivement, sont utilisées pour déterminer la masse par la méthode de reconstruction directe dans les deux canaux de désintégration des bosons w : les canaux hadronique et semi-leptonique.

Ce travail comporte deux parties indépendantes: la première concerne les suspensions de particules anisotropes en écoulement élongationnel, la seconde porte sur l'étude en lois d'échelle des couches limites en convection thermosolutale. L'écoulement de suspensions de particules anisotropes présente en déformation élongationnelle des propriétés spécifiques liées a la géométrie des particules. Après la mise en œuvre d'une cellule d'écoulement a orifice réalisant une sollicitation élongationnelle bien définie, des suspensions de fibres non-browniennes sont étudiées dans deux régimes de concentration. En régime dilue, les résultats expérimentaux concernant la dynamique d'orientation d'une fibre sont bien décrits par les équations d'orientations du vecteur directeur obtenues analytiquement. En régime semi-dilue, l'écoulement présente une structuration remarquable, qui est étudiée en fonction de la fraction volumique et du rapport de forme des particules. Un modèle d'écoulement obtenu en minimisant l'énergie dissipée permet d'interpréter les résultats expérimentaux en termes de viscosité élongationnelle, et en relation avec les propriétés de la suspension à l'échelle des particules. Les écoulements de couche limite au voisinage d'une paroi verticale dans un milieu fluide soumis à des gradients de température et de concentration horizontaux présentent une grande variété de situations suivant la valeur des paramètres adimensionnels du problème. Une analyse combinant raisonnements en loi d'échelle et méthode intégrale permet de prédire complètement les différents régimes d'écoulement et les variations des couches limites. Les résultats sont corrobores par des solutions de similitude obtenues numériquement.

L'étude des corrections non perturbatives en chromodynamique quantique (QCD) est un domaine de recherche trés actif ces dernières années, d'autant que la qualité des données expérimentales exige des prédictions théoriques de plus en plus précises. L'étude du comportement asymptotique des séries perturbatives permet de déduire la forme fonctionnelle des corrections de puissance. La contribution associée à l'intégration sur les petites impulsions est liée aux renormalons infrarouge. Cette démarche a donné lieu à des applications phénoménologiques trés intéressantes. Cependant sur le plan théorique cette approche n'est pas complètement satisfaisante, du fait que les renormalons infrarouge assurent d'une part l'universalité des corrections de puissance, ce qui suppose tacitement l'absence de contribution de twists élevés dues aux corrélations entre les quarks et les gluons dans les hadrons, et d'autre part ils ne peuvent pas expliquer la nature physique et la dynamique à grande distance. .
This thesis in theoretical elementary particle physics and specially in quantum chromodynamics. During my thesis I have been working on the problem of quantifying nonperturbative corrections to various QCD observables assiociated with the hadronization phenomenon. The hadronization corrections come from the interface of perturbative and perturbative and nonperturbative QCD dynamics and their study sheds some light into the confinement mechanism. One of the existing approaches to describe these corrections relies on the analysis of ambiguities of perturbative series to the QCD observables the so called infrared renormalons. This approach has many interesting phemenological applications and it hes been tested experimentally against aavaible data on the measurements of deviations of perturbative QCD predictions to various observables at LEP, Tevatron and DESY. The infrared renormalon approach has a number of limitations. Firstly, it does not tell us much about the origin of nonperturbative scale and underlying QCD dynamics. .

Dans cette thèse, nous présentons les résultats des études sur les propriétés de la physique du charme sur le réseau. Nous utilisons des configurations unquenched et une action de quark de type Wilson (Wilson-clove et Wilson twisted). Nous avons étudié la désintégration du meson D* et calculés la valeur du couplage hadronique g_{D* D\pi}$$ et du couplage $$g_{D^\ast D\gamma}$$. Nous avons également étudiés la désintégration leptonic et semilleptonic du méson Ds. Nous avons pu contraindre les éléments $$\vert V_{cd}\vert$$ et $$\vert V_{cs} \vert$$ de la matrice CKM
Ln this thesis, we present the results of the study of the charm properties on the lattice. We used unquenched configuration with Wilson-like actions, i. E. Wilson--Clover and twisted-mass quark actions. We studied the decay of the $$D"\ast$$ meson and computed the coupling hadronic coupling $$g_{D"\ast D\pi}$$,the radiative coupling $$g_{D"\ast D\gamma}$$. We then studied the leptonic and semileptonic of the $$D_{(s)}$$-mesons. We constrained the CKM matrix entries $$\vert V_{cd} \vert$$ and $$\vert V_{cs} \vert$$

Dans un système nucléaire, chaque nucléon est soumis aux forces nucléaires exercées par les autres. L'état fondamental témoigne de la nature des interactions. La fonction d'onde d'un noyau est une mesure de la probabilité d'une géométrie particulière. De ce fait, elle montre une image illustrative des structures géométriques à l'intérieur du noyau. La connaissance des géométries de la matière nucléaire dans des états quantiques spécifiques aide à comprendre la structure et les interactions nucléaires, fournit une validation théorique et permet une prédiction des résultats expérimentaux. Cette thèse porte sur les géométries des systèmes à deux et à quatre particules identiques, en particulier celles résultant du caractère attractif et à courte portée d'interactions nucléaires. Pour les systèmes à deux particules couplées à un moment angulaire arbitraire, on trouve des configurations spatiales et angulaires distinctes liées aux nombres quantiques, ce qui est expliqué analytiquement. L'application au 6He, un noyau halo Borroméen, avec d'abord l'interaction delta et ensuite l'interaction d'appariement montre la coexistence de la configuration di-neutron et de la cigare, avec une prédominance de la première sur la dernière. Quant aux systèmes à quatre particules, 8He est étudié comme prototype. L'expression de la densité de probabilité angulaire est déduite analytiquement pour un état 0+ général. Les configurations avec la densité de probabilité angulaire maximale entrent dans deux catégories de géométries avec des symétries spécifiques, ce qui peut être considéré comme la généralisation d'un système à deux particules à un système à quatre particules
In a nuclear system, each nucleon is subject to nuclear forces exerted by the others, and the structure of states provides evidence of the nature of the interactions. On the other hand, the nuclear wave function is a measure of the probability of a particular geometry. As such, it provides an illustrative picture of the geometric structures inside the nucleus. Knowledge of the geometries of nuclear matter in specific quantum states helps understand nuclear structure and interactions, provides theoretical validation and allows prediction of experimental results. This thesis has its focus on the geometries of two and four identical particle systems, in particular those resulting from the short-range attractive nature of nuclear interactions. For two-particle systems coupled to an arbitrary angular momentum, distinct spatial and angular configurations are found regularly related to the quantum numbers, which is explained analytically. Application to the Borromean halo nucleus 6He with first the delta interaction and then the pairing interaction shows the coexistence of the di-neutron and the cigar-like configurations, with a predominance of the former over the latter. As for four-particle systems, 8He is studied as a prototype. The expression of the angular probability density is derived analytically for a general 0+ state. Configurations in terms of relative angles where the angular probability density peaks fall into two categories of geometries with specific symmetries, which can be considered as the generalization of the geometries of a two-particle system to those of a four-particle system

Les caractéristiques des interactions entre les photons et la matière lors de la radiothérapie classique font que cette technique trouve ses limites dans le traitement de certaines lésions particulièrement mal situées où extrêmement radiorésistantes. Les premiers traitements par hadronthérapie ont été réalisés par l'équipe d'Ernesto Lawrence à Berkeley et ont démontré deux avantages des hadrons : l'efficacité biologique relative et la précision balistique. Les travaux pionniers de Berkeley ont trouvé un écho au Japon(Chiba) où un centre d'hadronthérapie a été ouvert en 1994. En Europe, plus précisément en Allemagne au GSI à Darmstadt, une équipe de recherche, coordonnée par le Professeur G. Kraft a développé une voie de faisceau pour le traitement des cancers radiorésistants démontrant les avantages des ions démontrant les avantages des ions carbone pour l'hadronthérapie. Les travaux de l'Europe dans ce domaine se sontstructurés dans le réseau ENLIGHT (European Network for LIGHt ion Therapy) autour de 5 grands projets de construction de centres d'hadronthérapie dont fait partie le projet français ETOILE. Mon travail de thèse, dans le cadre du projet ETOILE, concerne la mesure et la modélisation de la survie cellulaire in-vitro. La première partie de la thèse constitue un ensemble de rappels bibliographiques et de bases théoriques nécessaires pour la compréhension du sujet. Après un rappel des interactions rayonnement-matière la structure de trace, propre aux particules lourdes chargées est décrite. Les éléments de radiobiologie menant à l'étude de la survie cellulaire in-vitro sont également rapportés. La deuxième partie du manuscrit porte sur l'étude et la réalisation d'un " modèle d'effet local " basé sur les travaux de Scholz et al. L'étude du modèle met en évidence l'effet des différents paramètres d'entrée qui sont ensuite quantifiés par simulations numériques. La troisième partie est consacrée à la confrontation des prédictions du modèle aux mesures expérimentales in-vitro que j'ai effectué au Grand Accélérateur National d'Ions Lourds avec différents faisceaux d'ions Carbone et Argon. Cette étude montre l'intérêt et les limites de ce type de modèle local pour la prédiction des effets radiobiologiques des ions légers en hadrontérapie

La première partie de la thèse comporte une analyse personnelle des influences précoces qui se sont exercées sur l'auteur. On y découvre les germes et les motivations de son étude ethnographique écrite et filmée de la "tribu" des physiciens des hautes énergies. La thèse décrit les aspects théoriques et pratiques de la méthode de travail de la cinéaste-anthropologue-auteur. Une analogie est présentée entre le rôle du physicien des particules dans notre société et celui du forgeron en Afrique occidentale. L'un et l'autre apparaissent, chacun dans sa propre société, comme les gardiens de la connaissance. La physique des particules est très complexe et très difficile à comprendre pour les non-initiés. L'auteur, observateur plein de curiosité mais sans penchant scientifique inné, exprime son sentiment que la meilleure méthode pour essayer de comprendre cette société complexe et difficile d'accès est celle des approximations successives. Une partie importante de la thèse est consacrée à cette méthode et à son application dans le cadre considéré. D'un point de vue plus pratique, l'auteur décrit en détail le tournage et le montage du film "l'énergie invisible", qui accompagne la thèse écrite. Ce film est en partie une illustration de l'état de confusion qui va souvent de pair avec la découverte scientifique. La thèse écrite souligne le fait que les physiciens travaillant très souvent aux limites extrêmes de notre connaissance scientifique et technique st trouvent dans une situation à haute risque. Il n'existe pour ainsi dire pas de garantie qu'une nouvelle technique fonctionnera comme prévu et encore moins qu'un appareillage complexe, précis et couteux apportera des découvertes importantes. L'auteur décrit aussi le CERN, le laboratoire européen pour la physique des particules, ou a été tourne le film, et discute certains des problèmes importants auxquels ce laboratoire doit faire face. Notions pour terminer que les CERN est un remarquable sujet
The thesis begins with a personal account of the early influences on the author, in which one finds the seeds of this filmed ethnographic study of a "tribe" of high energy physicists. The thesis documents the filmmaker anthropologist author's method of working from both a theoretical and practical point of view. The author makes an analogy between the role of the particle physicist in our society and that of the blacksmith in West Africa. One point of comparison is that each is the "keeper of knowledge" for his society. The physicist is keeper of a knowledge which is very difficult for the non-initiated, such as the author, to understand. As a curious outsider who is not scientifically inclined, the author feels that the best method with which to try to understand this complicated and difficult society is one of successive approximations. A significant section of the thesis is given to an explanation of this method of learning. From a more practical point of view, the author describes in detail the process of shooting and editing the film "invisible energy". The film which accompanies the written thesis. "Invisible energy documents the confusion inherent in scientific discovery. In the written thesis, the author underlines the fact that physicists, who are working at the very limits of our technological and scientific knowledge, are usually working in a situation of risk. There is no guarantee that a new technology will work as planned, or that an extremely expensive piee of equipment will lead to important new discoveries. In addition, the author describes, CERN, the European laboratory for particle physics, where the film takes place, and discusses some of the important issues facing cern. Today. It is worth noting that cern is a fascinating area for study not

La simulation en physique des particules est un gros consommateur de temps CPU. De plus, la plupart des logiciels de simulation existants ont été écrits en FORTRAN pour des machines séquentielles. Aussi avons-nous voulu développer de nouveaux algorithmes pour des architectures présentant un aspect parallèle. Une implémentation de type multi-événements a été étudiée et complètement réalisée sur une architecture de type maître/esclaves. Nous poursuivons par l'étude de la vectorisation des algorithmes de simulation, la partie géométrique a été vectorisée et testée sur un CYBER 205. Enfin, une approche Ada pour ce type de problème, avec les notions de type d'objets, de paquettage générique et de multi-tâches est ensuite présentée.

Dans cette thèse on étudie la caractérisation de la fonction d'onde de Jastrow de n particules en présence de différents types de corrélations fortes entre particules. Ces corrélations ont pour origine les forces à n-corps au sein de l'ensemble des n particules (n n). L'ansatz de Jastrow consiste à représenter la fonction d'onde comme produit de fonctions d'ondes (1, 2, , n) = exp (1, 2, , n) représentant un amas quelconque de n particules (n = 2, 3, , n). Pratiquement il décrit un état lié fluide ou solide des n particules. Pour que ces corrélations correspondent à des potentiels interparticulaires à n-corps, la fonction inconnue doit satisfaire à une équation fonctionnelle connue sous le nom de condition de Sutherland. En fait la condition de Sutherland est une condition de solubilité du problème car une fois qu’est connue l'ansatz de Jastrow est complètement défini ainsi que le potentiel interparticulaire qui lui est propre. Pour représenter l'état fondamental des n particules on choisira de façon que les seuls zéros des variables relatives soient ceux qui sont imposés par un principe d'exclusion éventuel et que l'interprétation statistique de la fonction d'onde soit respectée. Pour se familiariser avec le mécanisme de fonctionnement de l'ansatz de Jastrow, on repasse en revue le problème des n-corps unidimensionnels qui est soluble avec l'ansatz de Jastrow pour lequel la condition de Sutherland est identique à une équation fonctionnelle des fonctions elliptiques de Weierstrass. Ensuite on traite le cas pertinent pour les phénomènes physiques récents en deux dimensions, en examinant successivement n = 2, et 3. Avant de généraliser on montre que pour n = 2, on peut construire des solutions assez facilement si seulement la solution est invariante par translation. Par contre en présence d'invariance supplémentaire par rotation, la seule solution physiquement acceptable est celle qui correspond à l'intéraction harmonique, exactement soluble par d'autres moyens aussi. Pour 3 n n il est nécessaire de développer une théorie de fonctions à plusieurs variables qui généraliseraient les fonctions elliptiques et posséderaient des relations fonctionnelles du type de Sutherland. Cette étude montre qu'il existe un champ de recherche nouveau dans le traitement de la physique quantique de n particules planaires en présence de fortes corrélations, que l'ansatz de Bethe classique, connu en une dimension, ne peut tenir compte. Seulement en face de ces perspectives attrayantes elle nécessite la construction de fonctions nouvelles à plusieurs variables ayant globalement les mêmes propriétés fonctionnelles que les fonctions elliptiques connues.

Les particules énergétiques solaires (Solar energetic particles ou SEPs), dans les bandes d'énergie comprises entre quelques keV et plusieurs GeV, constituent la population de faisceaux de particules produites par une libération rapide d'énergie magnétique lors des éruptions solaires. Depuis leur découverte en 1942, l'étude des SEPs est devenu un champ de recherche très actif en physique solaire et de l'espace. Les SEPs contiennent une précieuse information en terme de spectres d'énergie, d'abondances élémentaires et d'états d'ionisation. On a ainsi accès aux propriétés de leur source de plasma et aux mécanismes physiques de leur accélération. L'étude des SEPs met en œuvre les théories de physique solaire et joue également un rôle important dans la prédiction des effets perturbateurs des radiations dans l'espace. Mes travaux de recherche de thèse se focalisent sur les évènements SEPs majeurs ayant des effets géomagnétiques. En combinant les données particulaires, spatiales et « sol» (moniteurs à neutron) avec les observations multi-longueurs d'onde de régions actives solaires, nous discutons les contributions des éruptions et des éjections de masse coronale (coronal mass ejections au CMEs) dans la production des SEPS interplanétaires. La thèse est organisée comme suit :Dans le chapitre I, nous présenterons tout d'abord l'histoire et les études récentes des SEPs. On peut les résumer sous le sigle des trois « T » : trois sources d' accélération (éruptions, CMEs et reconfiguration du champ magnétique coronal), trois classifications (impulsif et graduel, mixte et hybride, prompt et retardé), trois mécanismes d'accélération (champ continu, accélération stochastique et continue). L'objectif de la thèse est l'analyse de l'accélération lors des éruptions produisant les évènements SEPs majeurs. Dans le chapitre 2, nous déduisons le taux de reconnexion magnétique lors de trois évènements SEPs majeurs et le comparons avec les émissions À X, microonde et non thermique des particules. La bonne corrélation trouvée est le signe que la re-connexion magnétique gouverne la libération d'énergie dans une éruption et que le champ électrique induit pourrait accélérer avec beaucoup d'efficacité les particules non-thermiques. Dans le chapitre 3, sur la base d'une extrapolation du champ magnétique photosphérique, l'analyse des spectres dynamiques radio et l'observation des perturbations coronales à grande échelle, nous avons pu établir qu'un champ magnétique ouvert s'étendant de la région d'éruption jusqu'à l'espace interplanétaire, doit nécessairement exister. En conséquence, les particules accélérées lors des éruptions, pourraient ainsi s'échapper vers l'espace interplanétaire le long de ces lignes de champ ouvertes. Dans le chapitre 4, en utilisant diverses méthodes (approximation sans diffusion et équation de focalisation), nous déduisons le temps de libération des particules dans ces évènements à SEPs majeurs, ce temps coïncide avec l'émission non-thermique. Nous insistons sur le fait qu'il n'est pas raisonnable d'identifier le temps de libération des particules avec le début de l'émission en X-mous. Dans le chapitre 5, nous trouvons que dans les évènements à SEPs majeurs, les particules interplanétaires montrent une injection en deux étapes. L'injection initiale impulsive est bien corrélée avec l'éruption, avec un spectre plus dur ; l'injection graduelle retardée est, elle, issue du choc induit par CME et possède un spectre moins dur. L'étude statistique des évènements à "ground level enhancement" (ou GLE) pendant le cycle solaire 23 prouve également que la contribution de l'accélération par l'éruption pendant les évènements à SEPs est absolument nécessaire. Les deux derniers chapitres donnent les conclusions de la thèse et proposent des études ultérieures. Nous présentons aussi quelques questions ouvertes dans la recherche présente sur les SEPs et une brève introduction aux Solar Sentinels et quelques autres missions spatiales. Nous exprimons notre grande confiance en ce qui concerne l'avenir des études sur les SEPs.

Cette thèse regroupe des travaux essentiellement numériques concernant des problèmes liés à la dynamique de particules dans les écoulements turbulents. La turbulence a été modélisée à l’aide d’une méthode dite de la décomposition en modes de Fourier aléatoire (simulations cinématiques), permettant de faire varier les différents paramètres du problème pour un faible coût numérique. La partie principale concerne les propriétés du taux de collision de particules inertielles dans des conditions de dilution compatibles avec des situations météorologiques. Le taux de collision est estimé à l’aide d’une méthode Lagrangienne récemment proposée par Falkovich et Pumir (2007) et systématiquement comparé à des mesures numériques directes. Cette approche a permis de quantifier la contribution de l’effet fronde, originalement introduit par Falkovich et al. (2002) au taux de collision. Les résultats montrent que cette dernière est négligeable dans la limite des petits nombres de Stokes (temps de la relaxation des particules adimensionnées) et que seul le phénomène de concentration préférentielle explique dans ce cas l’augmentation du taux de collision par rapport au cas de simples traceurs. En revanche, à partir d’un seuil situé aux alentours st = 0. 3 la contribution de l’effet fronde augmente très rapidement et peut devenir dominante si la gravité n’est pas trop importante. Une seconde partie est dédiée aux propriétés des distributions de traceurs dans des écoulements de surfaces compressibles. Le moment d’ordre deux de ces distributions est calculé explicitement dans les zones inertielles et dissipatives permettant de quantifier l’intensité des fluctuations de concentration (concentration préférentielle) en fonction de l’échelle. Les résultats obtenus laissent apparaître certaines similitudes avec le cas des particules inertielles dans des écoulements
This thesis encompasses numerical studies of problems concerning the dynamics of particles in turbulent flows. Turbulence has been modelised using a random Fourier modes method known as kinematic simulations allowing us to change the parameters of the problem for a low numerical cost. The main part of the dissertation analyses the properties of the collision rate of inertial particles in dilute systems compatible which meteorogical situations. The collision rate is estimated using a Lagrangian method recently proposed by Falkovich and Pumir (2007) and systematically compared which direct numerical measurements. The contribution of the sling effect, originally introduced by Falkovich et al. (2002), to the collision rate has been quantified following this approach. The results show that this latter is negligible in the limit of very small Stokes numbers (adimensionned relaxation time of the particles), so that the enhancement of the collision rate with respect to the case of tracers can only be explained by preferential concentration. On the other hand, the sling contribution increases sharply when the Stokes number exceeds a threshold around St = 0. 3 and can become dominant if the gravity is not too strong. A second part concerns the properties of the distributions of tracers on compressible surface flows. The second moment of these distributions has been computed explicitly in both inertial and dissipative range allowing us to quantify the fluctuations of the coarse grained concentration field (preferential concentration) with respect to the scale. The results let appear some similitudes with the case of inertial particles in incompressible flows

Les collisions (semi-)peripheriques ont ete etudiees a 35 mev/n sur le systeme #2#2ne+#9#3nb. L'experience a eu lieu a sara (grenoble) en utilisant l'ensemble de multidetection 4 amphora. Les detecteurs du fragment residu du (quasi-)projectile, constitues de systemes telescopiques si-si(li), places juste au-dela de l'angle d'effleurement ont permis de selectionner les reactions nucleaires a grand parametre d'impact. Aux angles avant, les produits charges issus de la desexcitation du (quasi-)projectile ont ete detectes par des montages phoswich de scintillateurs csi(tl) et ne102. Aux angles arriere, les particules chargees legeres sont identifiees par les scintillateurs csi(tl) seuls. Les donnees inclusives de production de fragments ont ete analysees dans un premier stade dans le cadre du modele de fragmentation de goldhaber. Les reactions de transfert pur (stripping, pick-up) sont encore presentes, mais on observe qu'une part importante des reactions donnant un fragment non coincident a l'avant peuvent s'interpreter comme un transfert massique du projectile vers la cible. L'energie d'excitation deposee dans ce cas a ete estimee a l'aide d'un code statistique de desexcitation (cas-cade) et se limite a 2 mev par nucleon transfere; dans tous les cas, le moment angulaire transfere ne depasse par 25 , l'emission de pre-equilibre emportant les moments angulaires superieurs. Les mesures inclusives ont de plus ete analysees a l'aide d'un modele statistique phenomenologique adapte aux collisions peripheriques (percute) et d'un modele microscopique de dynamique quantique moleculaire (qmd). Ce dernier donne une bonne reproduction des sections efficaces inclusives notamment pour les fragments les plus legers plus difficiles a predire tandis que le premier modele met en evidence l'absence de thermalisation du systeme. Dans ce cadre, l'analyse des coincidences, etendue a toutes les differentes voies de desexcitation accessibles, donne au mecanisme de fragmentation sequentielle un role essentiel dans les reactions peripheriques et semi-peripheriques etudiees

La phénoménologie des mesons lourds-légers est étudiée à l'aide de simulations de QCD sur reseau. Le présent travail est particulièrement centre sur la dynamique du quark léger dans des systèmes lourds-légers lorsque le quark lourd est infiniment massif. La différence de masse entre l'état fondamental et les états excites est étudiée grâce a des données reseau "unquenched" possédant SN__f=2S quarks légers dynamiques. Une très haute précision des résultats sur reseau pour les couplages d'un pion mous est obtenue en améliorant plusieurs aspects des précédents calculs sur reseau de ces couplages. De plus, ce travail propose une nouvelle méthode permettant de déterminer pour la première fois l'émission d'un pion au cours'de la transition entre l'état fondamental et le premier état excite d'un meson lourd-léger. Ces couplages constituent des ingrédients nécessaires pour la description des mesons lourds-légers a l'aide d'une théorie effective connue sous le nom de Théorie Chirale des Perturbations pour les Mesons Lourds. Ils sont aussi essentiels pour l'extrapolation chirale des résultats obtenus sur reseau en matière de phénoménologie de la physique du SBS. Nous portons un soin particulier a l'amélioration de la méthode employée pour calculer le propagateur du quark lourd statique sur reseau en utilisant les techniques de mise en bloc hyper-cubique (HYP). Nous procédons ensuite a une étude détaillée des éléments de matrice hadronique de tous les operateurs S\Delta B=2S a quatre quarks conservant la parité qui entrent dans la description théorique de l'amplitude du mélange SB~0S-S\bar B~0S dans le Modèle Standard ainsi que dans ses extensions supersymetriques. C'est la première étude de ce genre avec des lignes de Wilson avec mise en bloc HYP, avec un bénéfice supplémentaire : le mélange spurieux d'operateurs calcules sur reseau est nettement réduit par rapport aux travaux antérieurs sur le sujet. La renormalisation et le matching de la Théorie Effective de Quark Lourd sur reseau et de la QCD dans le continu est effectue en utilisant la théorie de perturbations boostee. Nous fournissons également une brève discussion de l'impact de nos résultats sur la phenomenolgie du meson SBS
Phenomenology of the heavy-light mesons is investigated by using QCD simulations on the lattice. The work is particularly focused on the light quark dynamics in the heavy-light Systems when the heavy quark is infinitely heavy. The mass splitting between the excited and the lowest lying states has been studied with the unquenched lattice data containing SN__f=2S dynamical light quarks. A very high accuracy of the lattice results for the coupling to the pions is achieved through several improvements over previous lattice computations of these couplings. Moreover, the present study provides a new method which allows for the first lattice determination of the pion emission in the transition between the first excited and the lowest lying heavy-light meson. These couplings are necessary ingredients for the description of heavy-light mesons by an effective theory known as the Heavy Meson Chiral Perturbation Theory. They are also essential in the chiral extrapolations of the lattice results for the quantities which are relevant to the SBS-physics phenomenology. Special attention is devoted to the improvement of the technique of Computing the static heavy quark propagator on the lattice by using the hyper-cubic blocking techniques (HYP). We then make a detailed study of the matrix elements of ail parity conserving four-quark S\Delta B=2S operators which enter the theoretical description of the SB~0S-S\bar B~0S mixing amplitude in the Standard Model, and in its supersymmetric extensions. This is the first such study with HYP-blocked Wilson lines, which provides us with an extra benefit: the spurious mixing of operators computed on the lattice is much smaller with respect to what has been done in the past. Renormalization and matching of Heavy Quark Effective Theory on the lattice to the continuum QCD is made by using boosted perturbation theory. A short discussion of impact of our results on the SBS-physics phenomenology is provided too

L'expérience T2K, située au Japon, est une expérience étudiant l'oscillation des neutrinos à longue distance. Elle vise à mesurer les paramètres décrivant ce phénomène d'oscillations quantiques, et plus particulièrement, l'angle de mélange θ13. Ce dernier est mesuré par la production de neutrinos muons à J-PARC et la détection de neutrinos électroniques 295 km plus loin, dans le détecteur Super-Kamiokande. Etant donné que T2K a mesuré un angle de mélange θ13 ≠ 0 à plus de 7σ de confiance, cela ouvre la possibilité de mesurer la phase de violation CP dans les expériences d'oscillation de neutrino. Par la mesure précise des paramètres d'oscillations, T2K a pour but d'apporter les premières contraintes sur l'existence possible d'une phase de violation CP dans le secteur leptonique. Après avoir introduit la théorie d'oscillation des neutrinos ainsi que l'expérience, nous présentons le Générateur de Cone, un dispositif que nous avons développé afin de calibrer le détecteur lointain Super-Kamiokande. Nous étudions ensuite l'uniformité et l'isotropie de ce dernier, avant de mettre en évidence les différentes sources de désaccord entre les données et la simulation du détecteur. Nous montrons en particulier une imperfection dans la simulation de la réflexion de la lumière sur le mur du détecteur. Par la suite, nous présentons la calibration du dépot de charge que nous avons effectuée pour les détecteurs proches et sur axe, INGRID et le Module Proton. En particulier, nous observons un phénomène de diaphonie optique entre des scintillateurs d'un certain type, que nous avons corrigé. Cette calibration est ensuite utilisée pour effectuer la première mesure de section efficace double différentielle des interactions (CC0π) des neutrinos avec le Module Proton. L'incertitude provenant des sections efficaces est l'une des sources principales d'erreurs sur la mesure des oscillations de neutrinos, et le canal CC0π est le canal principal d'interaction des neutrinos dans l'expérience T2K. Nous montrons que notre mesure est en accord avec les mesures récentes de l'expérience MiniBooNE. Enfin, nous présentons la première recherche de signaux de violation de l'invariance de Lorentz dans l'expérience T2K. Nous montrons que les oscillations de neutrinos constituent l'une des sondes les plus sensibles pour ce phénomène. Nous dévoilerons d'abord les raisons de la recherche d'un tel effet, avant de présenter notre résultat de recherche de violation d'invariance de Lorentz qui utilise le détecteur INGRID nouvellement calibré. Nous montrons qu'aucun effet de cette violation n'est observé dans ce détecteur proche de T2K.

Parmi les signatures proposées pour l'observation du plasma de quarks et de gluons (PQG), l'une des plus prometteuses est la suppression des résonances quark-antiquark de saveurs lourdes par effet d'écran de couleur. Les premières mesures auprès du SPS du CERN ont montré une "suppression anormale" de la production du J/psi (résonance ccbar) dans les collisions centrales. La mesure de cette production dans différents systèmes et à différentes énergies de collisions pourrait permettre de conclure quant à la formation du PQG. Cette recherche se poursuit maintenant auprès de l'accélérateur RHIC, dont l'énergie dans le centre de masse est dix fois supérieure à celle obtenue au SPS. Le travail exposé dans cette thèse porte sur l'étude de la production du J/psi mesuré via son mode de déintégration e! n paires de muons, par l'expéience PHENIX dans les collisions Au-Au à 200 GeV par paire de nucléons. L'étude de la production du J/psi en fonction de la centralité des collisions montre une suppression d'un facteur 3 dans les collisions les plus centrales par rapport à la simple proportionalité avec le nombre de collisions binaires nucléon-nucléon. Pour comparer les résultats obtenus dans les collisions or-or à ceux des collisions proton-proton, les "effets nucléaires froids" doivent être pris en compte. Ils ne suffisent pas à expliquer la suppression observée, suggèrant l'existence de mécanismes supplémentaires. Les modèles qui prennent en compte la recombinaison du J/psi semblent mieux reproduire cette suppression. Néanmoins, l'ensemble de ces résultats est compatible avec le scénario selon lequel seules les résonances chi_c et psi' subissent l'écrantage de couleur.

Le but de cette thèse est de poser de nouvelles contraintes sur les différents mécanismes d'accélération de particules opérant au sein de la géométrie complexe de l'environnement d'une étoile à neutrons, c'est à dire dans la magnétosphère du pulsar, dans le jet, dans le plan équatorial ainsi qu'au choc terminal. Proche de la surface l'accélération est produite par l'entraînement du très fort champ magnétique par la rotation de l'étoile. Au delà du cylindre de lumière, les particules sont également accélérées dans le plan équatorial par reconnexions magnétiques. Ces processus ont pour principale signature observationnelle une émission puisée pouvant être observée dans tous les domaines de longueurs d'onde. Un des outils les plus puissants afin de contraindre ces mécanismes est l'étude de la polarisation suivant la phase de rotation. C'est dans cet esprit que nous avons utilisé le mode Compton d'IBIS à bord du satellite S\gammaS INTEGRAL. En effet ce dernier permet par la mesure de la distribution selon l'angle azimuthal de diffusion, des événements diffusés entre les deux plans détecteurs d'IBIS, de remonter à la direction et à la fraction de polarisation d'une source au delà de 200 keV. Une méthode d'analyse et de traitement de données a donc été développée dans ce but. La sensibilité atteinte permet de mesurer la polarisation de sources persistantes fortes ainsi que celle de sursauts S\gammaS. Cette méthode a été appliquée au pulsar du Crabe ainsi qu'a sa nébuleuse. Pour la première fois la polarisation d'une source a été mesurée dans le domaine S\gammaS entre 0. 2 et 0. 8 MeV. L'évolution de cette dernière avec la phase de rotation est en accord avec celle trouvée en optique dans les régions centrales, c'est à dire pour des régions S<0. 01S pc du pulsar. Dans le domaine non puisé l'angle de polarisation semble aligné le long de l'axe de rotation, ce qui suggère un rayonnement venant principalement du jet ou bien du point brillant proche du pulsar. Le fait qu'aucune polarisation ne soit observée juste après les pics en émission pourrait être la signature d'effets caustiques sur de grandes distances le long de la dernière ligne de champ ouverte dans la magnétosphère du pulsar. Dans ce cas le modèle du \textit{slot gap} pourrait être responsable de l'émission puisée et donc de la réaccélération de particules proche du pulsar. Afin de mieux contraindre les processus d'accélération par la polarisation il est alors nécessaire d'utiliser une configuration de champ magnétique la plus réaliste possible. Ce paramètre est en effet à la base de tous les modèles d'accélération et d'émission hautes énergies. Jusqu'à maintenant cette géométrie fut supposée dipolaire. C'est donc dans l'optique d'établir une configuration du champ E et B plus réaliste que les équations d'Einstein et de Maxwell furent résolues proche de la surface et dans le vide en utilisant la librairie LORENE. Cette librairie est basée sur les décompositions spectrales, méthode bien adaptée à la résolution des équations de type Poisson. La géométrie obtenue diffère légèrement de celle d'un dipôle classique pour de faibles rotations et les zones d'accélération sont elles localisées proche des calottes polaires. Il est maintenant nécessaire de poursuivre cette étude dans le cas d'une magnétosphère chargée. Dans la magnétosphère lointaine et plus particulièrement proche du choc terminal, les particules peuvent être réaccélérées par absorption d'ondes cyclotrons émises par les ions ainsi que par processus de Fermi relativiste. Des contraintes spectrales comme l'énergie maximum ou l'indice spectral de la distribution de particules permettent de contraindre de façon très efficace ces processus. Pour remonter à de telles informations et notamment à l'énergie maximum qui est en général de l'ordre de S10*{l4-15}S TeV, il est en général nécessaire d'utiliser les émissions synchrotron dans le domaine des X durs (>20 keV). Le champ magnétique doit dans ce cas être connu de manière très précise. C'est dans cet esprit que nous avons étudié les émissions au delà de 20 keV de PSR B1509-58. Ce pulsar produit une longue traine observée en X et au TeV, traine qui a été interprète comme étant du à un jet. Dans le domaine non puisée, de son émission, où la contribution du pulsar par rapport au vent qu il crée est minimum, 1'imageur IBIS détecta lui aussi entre 20 et 200 keV une source s'étendant dans la direction de ce jet et ayant un spectre coupé vers 160 keV. Le champ magnétique a été contraint à des valeurs comprises entre 2 et 3 nT en utilisant la variation de la longueur apparente du jet avec l'énergie entre 0. 1 et 100 keV. Dans ce champ les particules y rayonnant à 160 keV possèdent une énergie comprise entre 400 et 730 TeV. Pour des pulsars plus vieux, le vent relativiste est confiné par la pression du au déplacement de l'étoile dans le milieu interstellaire. La morphologie de ce dernier est alors modifiée et la simple hypothèse de vent sphérique utilisée dans le modèle standard de Kennel et Corroniti ou bien de jet cylindrique, s'évanouit alors au profit de 1'apparation d'un choc en étrave. C'est pourquoi un simple modèle MHD analytique des émissions synchrotrons d'un vent relativiste choqué de pulsar fut développé dans une telle géométrie. Ce modèle fut appliqué au cas de Geminga récemment observé avec XMM et Chandra. Dans cette géométrie l'amplification du champ magnétique le long de la discontinuité de contact permet d'expliquer les flux observés alors que l'énergie maximum nécessaire pour reproduire les observations est incompatible avec celle donnée par un processus de Fermi relativiste. L'énergie maximum de l'ordre de 400 TeV nécessite d'utiliser l'intégralité du potentiel dipolaire aux calottes polaires. Ce simple modèle montre également combien l'évaluation du champ magnétique est primordiale pour interpréter les données
The context of this thesis is to gain new constraints on the different particle accelerators that occur in the complex environment of neutron stars: in the pulsar magnetosphere, in the striped wind or wave zone outside the light cylinder, in the jets and equatorial wind, and at the wind terminal shock. Near the star, the accelerator is powered by the rotation of the intense magnetic field and can be probed by the pulsed radiation at all wavelengths. An additional powerful tool to investigate the magnetic geometry in the radiative zones, therefore the accelerator location, is polarimetry, especially at high photon energy. The shocked wind of the Crab nebula and a handful of other wind nebulae are known to host 1014-15 eV particles, but thé energy estimates are always subject to the uncertain evaluation of the local magnetic field strength. The famous spherical model of Kennel and Coroniti (1984) has been challenged by high-resolution X-ray and TeV images that show a growing wealth of jets and equatorial flows, confined by asymmetric pressure gradients in a supernova remnant or by interstellar bow shocks. An important tool to constrain both the magnetic field and primary particle energies is to image the synchrotron ageing of the population, but it requires a careful modelling of the magnetic field evolution in the wind flow. The current models and understanding of these different accelerators, the acceleration processes, and open questions have been reviewed in the first part of the thesis. In this context, the thesis work is three-fold: instrumental, observational, and theoretical. On board INTEGRAL, the IBIS imager provides images with 12' resolution from 17 keV to MeV energies where the SPI spectrometer takes over up, to 10 MeV, but with a reduced 2° resolution. The first part of the work provides a new method for using the double-layer IBIS imager as a Compton telescope with coded mask aperture. Its performance has been measured. The new concept takes advantage of the coded mask deconvolution for high resolution and background rejection to construct images with a 12' resolution, over a 29°x29° field of view, at the 0. 1-0. 4 Crab sensitivity level, in the 0. 2-1 MeV range. The Compton scattering information and the achieved sensitivity also open a new window for polarimetry in gamma rays. A method has been developed to extract the linear polarization properties and to check the instrument response for fake polarimetric signais in the various backgrounds and projection effects. The achieved sensitivity of 0. 3-1 Crab for polarized emission allows the study of bright sources and AGN flares, gamma-ray bursts and solar flares for the first time at high energy. The INTEGRAL data recorded for the Crab pulsar and nebula show good evidence for a high degree of polarization for both the pulsed and the unpulsed emissions in the 0. 2-0. 8 MeV band. The measured polarization closely follows the optical one from the central < 0. 01 pc region around the pulsar. The polarization orientation along the rotation axis is consistent with emission from the jet and bright knot, not with DC emission from the pulsar beams. No polarization has been detected on the trailing sides of the pulsed peaks. It could sign the caustic effects that characterize emission along a fair fraction of the last open field lines on the trailing sides of the pulsar magnetosphere. A dipolar magnetic field geometry is assumed in the magnetosphere and a split-monopole one outside, but they can be questioned for very intense stellar fields or very compact magnetospheres. As a first step to map this field in general relativity, Einstein and Maxwell equations have been solved near the pulsar, in vacuum, using the LORENE library to find the rotating star metric together with the associated magnetic and electric fields. This library is based on spectral methods well adapted for Poisson type equations. The resulting field geometry differs slightly from a dipole and the acceleration regions are closed to the polar caps. Studying the geometry in a charged magnetosphere with potential currents will be the next step. INTEGRAL synchrotron data above 30 keV is best suited to probe the most energetic wind particles and their ageing in the flow by comparison with lower-energy images. The wind from PSR B1509-58 powers a long X-ray jet and TeV tail. The unpulsed emission recorded by INTEGRAL-IBIS at 20-200 keV has been used to detect a slightly extended source along the jet axis, with a power-law spectrum up to 160 keV. The variation of the apparent jet length with energy from 0. 1 to 100 keV has been interpreted as synchrotron ageing in a simple cylindrical jet. This allows to constrain both the average jet magnetic field to 2 or 3 nT and the electron energies near the cut-off to 400-700 TeV. Many older wind nebulae are confined into a bow shock geometry by the ram pressure of their motion into the interstellar medium. This morphology modifies the MHD flow by providing an exit for the kinetic and magnetic energy and stationary conditions. Very hard synchrotron X-ray tails have been imaged around the nearby, 0. 3 Myr-old, Geminga pulsar. A first attempt at modelling the emission shows that Fermi acceleration at the wind terminal shock or at the bow shock cannot produce the required particle energies. As for the Crab, the particles must somehow tap the potential drop from the pulsar unipolar inductor. We also find that the particles are too few and/or the magnetic field to low to account for the observed X rays. The prediction falls short by 2 or 3 orders of magnitude. A simple analytical MHD model has been developed to show that the magnetic field advection toward the bow-shock contact discontinuity and the resulting amplification can explain the observed flux. Electron energies of 400 TeV are found. This 'toy model1 proves the importance of a careful modelling of the magnetic flow to interpret the data

Cette these porte sur l'etude du depot de particules d'aerosols en presence d'un ecoulement turbulent (60 000 re 300 000) dans des conduites de gros diametre (20 cm). L'application principale concerne certaines parties du circuit primaire d'un reacteur a eau sous pression lors d'une phase accidentelle. Au cours de cette these, un programme experimental, denomme depat (depot d'aerosols dans les tubes), a ete concu et realise. Il permet l'etude du depot turbulent d'aerosols monodisperses ou polydisperses dans une conduite horizontale de 20 cm de diametre. Des techniques de mesures fines ont ete associees a ce programme: l'anemometrie a fils chauds pour caracteriser la turbulence, la velocimetrie par imagerie de particules pour determiner les vitesses des particules dans l'ecoulement, la microscopie optique et electronique pour la mesure du depot. Les resultats experimentaux de ce programme ont ete compares a ceux d'un code de calcul monodimensionnel de surete nucleaire simulant le transport et le depot de produits de fission dans le circuit primaire lors d'un accident grave. Le programme depat a egalement permis de mettre en evidence la presence d'un phenomene de resuspension des particules dans l'ecoulement a partir d'une vitesse critique de fluide. Dans cette these, un modele de resuspension pour particules monodispersees est compare a des donnees de la litterature et aux resultats des experiences depat, l'accord est satisfaisant

La fraction non-attachee des derives a vie courte du radon-222 dans l'air est constituee de particules dont le diametre varie de 0,5 nm a quelques nanometres. Cette composante, qui joue un role tres important sur le calcul des doses recues par les individus, est encore insuffisamment connue notamment en ce qui concerne sa distribution dimensionnelle. Parmi les techniques couramment utilisee pour la collection et l'etude de cette composante ultrafine, les grilles de tamis constituent le moyen le plus simple pour des prelevements ponctuels. De maniere a disposer d'une technique capable d'integrer les fluctuations de la concentration des derives fins du radon-222, nous avons experimente un canal de diffusion annulaire dont le cylindre interne est recouvert d'un film detecteur de traces alpha, du type lr115 de kodak, associe a une epaisseur de mylar de 13 m. L'efficacite theorique de collection des particules par le canal de diffusion annulaire a ete obtenue par le calcul analytique. La reponse du film lr115 aux particules alpha emises par le po-218, a differentes energies et sous des angles d'incidence differents, a ete etudiee et modelisee pour des conditions standards de developpement. Par la suite, le canal de diffusion annulaire a ete experimente dans une enceinte close contenant un melange d'air filtre et de radon. L'analyse du nombre de traces releve sur les films, a l'aide d'une technique a etincelage, permet effectivement une mesure integree dans le temps de la concentration en po-218 sous forme non-attachee. A partir de cette procedure, il est aussi possible d'obtenir des informations sur le spectre dimensionnel de cette composante en etudiant les variations de la densite de traces sur toute la longueur du film a l'aide de techniques numeriques d'inversion non lineaire des donnees. Les resultats obtenus sur ce dernier point sont tres encouragenats et la technique est appelee a des developpements futurs

Le proton est un objet composite, constitue d'une collection de partons, quarks et gluons, qui interagissent selon les lois de la chromodynamique quantique (qcd). Dans cette these, on expose une formulation hamiltonienne de cette theorie dans le repere du cone de lumiere. On retrouve dans ce cadre les equations d'evolution des partons en impulsion transverse (equation dglap), et longitudinale (equation bfkl). Cette derniere se presente ici sous la forme du modele des dipoles de couleur. On transpose dans ce formalisme l'ensemble des calculs necessaires a nos recherches personnelles, portant sur le developpement et les applications du modele des dipoles. Ce modele est ajuste aux donnees experimentales d'hera pour les fonctions de structure inclusives, qui sont reliees aux sections efficaces d'interaction electron-proton. La contribution a celles-ci de la production de particules charmees est predite, en bon accord avec l'experience. D'autre part, l'importance phenomenologique de certaines composantes sous-dominantes de l'equation bfkl (de spin conforme non nul), qui apparaissent comme solutions des equations d'evolution, est demontree : on compare leur effet a celui du pomeron mou de donnachie-landshoff. On montre sur des observables particulieres l'equivalence entre la formulation hamiltonienne et une formulation covariante de la qcd, et on l'applique a la determination de la densite effective de dipoles primordiaux a l'origine d'un jet vers l'avant qui se materialise quelquefois dans l'etat final d'une reaction de diffusion profondement inelastique ou d'une diffusion de protons. Enfin, le processus de diffraction dure, plus exclusif, est considere dans l'approche bfkl. Sur le plan phenomenologique, une etude des donnees des experiences d'hera dans le cadre du modele des dipoles est presentee. Sur le plan theorique, le calcul des composantes de spin conforme non nul de l'equation bfkl pour la production diffractive de photons est effectue. Les publications qui contiennent les resultats originaux presentes ici sont incluses dans ce document.

Le travail de cette these s'inscrit dans le cadre d'une etude d'un noyau deforme. La fusion-fission asymetrique presente dans les reactions entre ions lourds legers (a 60) a des energies d'excitation relativement grandes (t 4 mev) a mis en evidence une deformation tres importante du noyau compose au point de scission. L'etude de la deformation d'un noyau est effectuee a l'aide d'une mesure de correlations entre les particules legeres (pl) et les fragments emetteurs. Des mesures exclusives fragments-particles legeres ont ete effectuees pour le noyau compose #5#9cu forme par la voie d'entree #3#5cl (260 mev) #+ #2#4mg. La comparaison entre les spectres en energie des pl et un calcul statistique de type monte-carlo cascade a permis de mettre en evidence une deformation de l'ordre de 1. 3 (rapport d'axes pour une forme oblate) du noyau compose dans le cas du processus de fusion-evaporation. L'etude en source des particules et des correlations angulaires dans le plan des pl a montre que les emissions de pre-equilibre et de pre-scission sont negligeables dans cette reaction. La comparaison avec un code statistique binaire gemini a montre le caractere sequentiel de l'emission des pl a partir des fragments de fission

La découverte d'une particule similaire au boson de Higgs, dernière pièce manquante du Modèle Standard (MS) de la physique des particules élémentaires, est en voie d'être confirmée par les expériences CMS et ATLAS du Large Hadron Collider du CERN. Cependant, il n'est pour le moment pas encore établit que les caractéristiques de la particule observée correspondent aux prédictions du MS. Cela, associé à d'autres observations (Matière Noire,...), motive l'analyse des extensions supersymétriques du MS comme le NMSSM. Nous étudions dans cette thèse la solution au problème de la hiérarchie des échelles d'énergie dans le NMSSM, lié aux divergences quadratiques de la masse du boson de Higgs, ainsi que la phénoménologie du NMSSM avec une brisure de la supersymétrie par interactions de jauge en tenant compte des dernières données du LHC. Enfin, nous détaillons les développements des codes de NMSSMTools effectués au cours de cette thèse~: l'introduction de Chaînes de Markov, le calcul du Fine Tuning, le calcul des cascades de désintégrations des partenaires supersymétriques en particules du MS et l'implémentation du NMSSM général
The discovery of a particle similar to the Higgs boson predicted by the Standard Model (SM) of particle physics has been confirmed by the experiments CMS and ATLAS of the Large Hadron Collider at the CERN. However, it is not yet clear that the properties of this particle are those predicted by the SM. This, in addition with several other observations (Dark Matter,...), is a motivation for analysing supersymmetric extensions of the SM, as the NMSSM. We study in this thesis the solution of the Hierarchy problem in the NMSSM, linked with the quadratic divergences in the Higgs sector, and also the phenomenology of the NMSSM with gauge mediation supersymmetry breaking in the light of the latest data from the LHC. Finally, we present the developments made in the codes of the package NMSSMTools, featuring Monte Carlo Markov Chain methods, Fine Tuning calculus, the calculus of supersymmetric particle's cascade decays and the implementation of the general NMSSM

Ce travail realise en prolog est une introduction de l'intelligence artificielle a l'analyse de donnees en physique des particules. Nous avons realise un environnement interactif d'aide a l'analyse. Il integre la connaissance de la structure de donnees et des logiciels standard de l'experience aleph, et offre un langage de programmation specialise. Cet environnement permet de decrire les taches d'analyse dans un formalisme clair et concis, puis de les figer afin de les utiliser comme bases pour des taches plus avancees. Il est par ailleurs assez ouvert pour recevoir une base de faits decrivant le monde physique qui pourrait en faire un systeme expert

Dans la premiere partie de ce travail, nous nous sommes interesses a la mise au point d'un detecteur couplant un compteur proportionnel a gaz scintillant a un cristal csi(tl). Les tests de ce detecteur ont montre un bon pouvoir d'identification des fragments de charge 3 z 20 avec un seuil en energie plus faible que dans le cas d'un phoswich standard plastique-csi(tl). Dans la deuxieme partie, nous avons etudie la production de fragments complexes dans les reactions #3#2s + #n#a#tag, #5#8ni a l'aide du multidetecteur 4 amphora (appareillage multidetecteur de particules hodoscope rhone-alpes). La multiplicite totale des particules chargees a ete utilisee pour evaluer la violence de la collision, ce qui nous a permis d'etudier l'evolution des caracteristiques de l'emission des fragments des collisions peripheriques aux collisions les plus centrales. Dans les collisions les plus violentes, les donnees montrent la formation d'une source chaude en rotation (energie d'excitation de l'ordre de 500 mev). Nous avons etabli que cette source se desexcitait par emission d'une longue chaine de fragments et de particules. L'analyse des correlations azimutales des fragments avec le code d'evaporation modgan a confirme l'hypothese d'une source chaude en rotation avec un spin allant jusqu'a 120 et des temps caracteristiques d'emission de l'ordre de 10#-#2#1s

Etude experimentale basee sur le reperage spatio-temporel des particules par camera video. Etude de l'influence de la frequence des oscillations, de l'inertie et de la forme des particules sur leur ralentissement en ecoulement oscillatoire. Modelisation

Cette thèse présente une analyse de données collectées par le détecteur CMS, dont le but est la recherche de nouvelle physique dans des états finaux qui violent la conservation de la saveur leptonique. Elle commence avec une discussion du Modèle Standard de la physique des particules, en insistant sur la conservation de la saveur leptonique dans ce modèle, et sur la violation de cette conservation qui découle d’un grand nombre de modifications du Modèle Standard. Les problèmes non résolus en physique des particules sont présentés, ainsi que certains des modèles de nouvelle physique qui y répondent, et qui impliquent une violation de la conservation de la saveur leptonique. Nous discutons notamment la supersymétrie avec violation de la R-parité, des modèles avec des dimensions supplémentaires, et des modèles avec une symétrie de jauge U(1) supplémentaire. Ensuite, le LHC, le détecteur CMS, son système de déclenchement et son logiciel de reconstruction des événements sont tous décrits en détail. Les données analysées correspondent à une luminosité intégrée de 137 /fb collectée par CMS pendant trois années du Run 2 du LHC (2016-18), à une énergie du centre de masse √s = 13 TeV. La stratégie d’estimation du bruit de fond est de simuler tous les processus avec de vrais leptons dans l’état final, mais des méthodes basées sur les données sont utilisées pour les principaux bruits de fond où les leptons sont en fait des particules mal identifiées. Des facteurs de correction sont appliqués aux simulations afin de tenir compte d’effets expérimentaux et de calculs théoriques plus précis. Les données s’avèrent être compatibles avec les estimations du bruit de fond, en tenant compte des incertitudes, et une analyse statistique est faite afin d’exclure des modèles de nouvelle physique à un niveau de confiance de 95 %. Pour le modèle de référence, un boson Z’ avec des désintégrations qui ne conservent pas la saveur leptonique, les limites inférieures sur la masse de la résonance sont respectivement 5.0 TeV, 4.2 TeV et 4.1 TeV pour les états finaux eμ,eτ et μτ .C’est la première analyse CMS de ce genre dans les états finaux eτ et μτ ,et dans tous les canaux les résultats sont des améliorations considérables par rapport aux meilleurs résultats précédents.
This thesis presents a novel search for new physics in lepton flavor violating final states, using the CMS detector. There is first a discussion of the Standard Model of particle physics, with a particular emphasis on the issue of lepton flavor conservation, and how often that conservation is violated when generic modifications of the Standard Model are performed. The questions left unanswered by the Standard Model are presented, as well as some new physics models which resolve them, and in so doing imply the existence of processes violating charged lepton flavor conservation. R-parity violating supersymmetry, models with large extra dimensions,and models with an extra U(1) gauge symmetry are discussed. The Large Hadron Collider, the CMS detector, its trigger system and event reconstruction software are all described in detail. The data used for the analysis corresponds to an integrated luminosity of 137 /fb collected by CMS during three years of LHC Run 2 (2016-18), at a center-of-mass energy √s = 13 TeV. The background estimation strategy is to use simulations for all processes with real leptons, while large-yield processes with misidentified leptons are estimated with data-driven methods. The simulations are corrected by scale factors accounting for experimental calibration and more precise theoretical calculations. After comparing the observed data and the expected background, no evidence of new physics is found, and a statistical analysis is performed to exclude new physics models at the 95 % confidence level. For the benchmark lepton flavor violating Z’ model, the lower limit in the eμ (respectively eτ ,μτ ) final state on the resonance mass is 5.0 TeV (resp. 4.2 TeV, 4.1 TeV). Such an analysis had never been performed in the tau channels with the CMS detector, and in all channels these results considerably improve on the previous state-of-the-art results.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

La radiothérapie est l'une des techniques utilisées pour le traitement des tumeurs cancéreuses. Cette technique utilise un nombre varié de rayonnements, avec des avantages et inconvénients qui dépendent des caractéristiques physiques de ces derniers. La radiothérapie utilisant des faisceaux de protons d’énergie entre 50-250 MeV, appelée communément ‘‘protonthérapie’’, est une technique innovante et très prometteuse, elle permet de traiter efficacement des tumeurs cancéreuses tout en préservant le plus possible les tissus sains environnants. Elle a le grand avantage de pouvoir concentrer la dose de traitement de manière très efficace et très précise dans le volume tumoral, avec moins de dose aux tissus sains et aux organes radiosensibles proches de la tumeur ou traversés par le faisceau d'irradiation. Ainsi, on diminue de manière significative la récidive cancéreuse en donnant une dose létale à la tumeur, et également on évite des cancers radio-induits par l'administration d’une dose acceptable aux tissus sains du patient.Cependant, lors de leur traversée dans la matière (matériaux des installations d'un centre de protonthérapie ou les tissus du patient), les protons peuvent avoir des interactions nucléaires, et des rayonnements secondaires, tels que des neutrons très énergétiques jusqu’à l’énergie maximale des protons d'irradiation peuvent être créés. Pour atténuer le flux de particules secondaires ainsi créées et pour que les doses reçues par les personnes se trouvant aux alentours de l’installation soient les plus faibles possibles et en conformité avec la réglementation en matière de radioprotection, d’importants blindages doivent être construits dans les centres de protonthérapie. Avant leur construction, ces blindages sont d’abord simulés numériquement par des méthodes Monte Carlo de simulation avec des programmes tels que MCNPX, FLUKA, PHITS, GEANT4, etc.En outre, une fois que le centre de protonthérapie est opérationnel, malgré ces blindages de protection, des mesures sont régulièrement effectuées pour estimer la dose d'ambiance, ainsi que la dose reçue par le personnel. Des dosimètres tels que des MOSFETs sont utilisés pour la dosimétrie individuelle des neutrons. En ce qui concerne la dosimétrie d'ambiance, plusieurs techniques ont été développées. On peut citer l’exemple d’un compteur proportionnel appelé  ‘‘WENDI-2’’, qui possède une bonne sensibilité aux neutrons. Dans cette thèse, nous présentons les travaux que nous avons menés pour la validation avec des simulations Monte Carlo de GEANT4 de la réponse de ce détecteur en fonction de l'énergie des neutrons. La 1ère validation se focalise sur la comparaison de GEANT4 avec d'autres codes de la littérature. La fonction de réponse de WENDI-2 montre des variations lorsque différents modèles physiques (ou codes) sont utilisés dans les simulations. Ensuite, des mesures expérimentales ont été confrontées aux simulations de GEANT4, et les résultats ont été interprétés avec différents modèles physiques.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

La presente these est consacree a l'etude du baryon charme a#+#c et a la recherche de l'etat multiquark exotique pentaquark dans le cadre de l'experience wa89 du cern. Cette experience sur cible fixe utilise un faisceau d'hyperons d'une impulsion de 330 gev/c pour la production et l'etude des baryons charmes et etranges ainsi que pour la recherche des etats multiquarks exotiques. Le dispositif experimental, construit autour du spectrometre omega (situe dans le hall ouest du cern), comprend des detecteurs a microbandelettes pour la reconstruction des vertex de production et de desintegration des particules charmees, des chambres multifils pour la reconstruction des trajectoires dans le champ magnetique du omega ainsi qu'un detecteur cherenkov de type rich pour l'identification des particules. Un signal de masse invariante a ete obtenu pour le a#+#c dans la voie de desintegration proton-kaon-pion. Apres une correction des effets introduits par la chaine d'analyse des donnees nous presentons une valeur de la duree de vie et de la section efficace de production du a#+#c. Enfin, l'etat multiquark exotique pentaquark a ete recherche dans la voie proton-phi-pion mais aucun signal n'a ete observe

Les nombreux avantages que présenteraient la fusion thermonucléaire, en particulier la configuration tokamak, en font un candidat idéal en vue de la transition énergétique. Cependant, un certain nombre de difficultés technologiques et physiques restent à résoudre avant que l'étape d'une centrale électrique à fusion puisse voir le jour. La production de poussières est l'une des principales difficultés rencontrées dans les tokamaks. Ces petites particules composées de matériaux présents dans les parois de la machine sont créées par l'érosion de ces parois par le plasma dans lequel les réactions de fusion doivent avoir lieu. Les poussières peuvent être transportées dans le plasma et y libérer de grandes quantités d'impuretés, ce qui a pour conséquence de baisser les performances de la machine (en augmentant les pertes radiatives et en créant des instabilités), et qui peut mettre en danger les composants face au plasma. Dans le but de comprendre le transport de ces poussières, des expériences d'injection sont réalisées sur le tokamak coréen \KSTAR. Les trajectoires des poussières dans le plasma sont observées par des caméras rapides et sont extraites des films à l'aide de routines de traitement d'images. Un code numérique implémentant les derniers modèles d'interactions plasma-poussières est développé, et des comparaisons avec les données expérimentales sont faites, confirmant la tendance générale de ces modèles à la sous-estimation de la longueur des trajectoires des poussières. Des pistes d'amélioration sont présentées. Concernant les sources et puits de poussières, l'accent est porté sur l'adhésion et remise en suspension de particules sur les parois de la machine
Thermonuclear fusion could play an important role amongst the numerous alternative energy sources, especially though the tokamak configuration. It could be a prime candidate for the energy transition, owing to its significant advantages (fuel abundance, low amount of wastes generated, low risks of accidents). However, a certain amount of technological and physical challenges require solving before any fusion power plant can be built. Dust production is one of the major difficulties encountered in tokamaks. These small particles, made out of wall material, are created by erosion of the plasma-facing components by the plasma, where the fusion reactions occur. Dust particles can be transported in the plasma, thereby unleashing large amounts of impurities, which in turn reduces the plasma performances (by raising radiative losses and generating instabilities) and can even jeopardize plasma-facing components. Aiming to understand dust transport, injection experiments are performed on the Korean tokamak \KSTAR. Trajectories are recorded on film via fast cameras and are extracted by image processing routines. A numerical tool implementing the latest models for dust-plasma interactions is developed, and comparisons with experimental data is made, confirming the overall tendency of these models to underestimate the trajectory lengths. Leads of improvements are presented. Concerning dust sources and sinks, the focus is made on dust adhesion and resuspension of dust on the machine walls