The thesis work has been developed within a subnuclear experimental framework. The subject is the study of a triple-GEM detector (Gas Electron Multiplier) for the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment at the Large Hadron Collider (LHC). In the next years the LHC will increase its luminosity by a factor 5-7 with respect to the current one. Severe conditions in terms of particle flux and charged and neutral background will follow. In order to keep its operating performances unchanged under these conditions the CMS experiment needs some upgrades. Among these upgrades, a new station (named GE1/1) based on triple-GEM detectors will be installed in the muon system during the Long Shutdown 2 (2018-2019) to cope with the Phase II Upgrade (beginning of 2023), after which the collider will have a luminosity of about (5-7) 10^(34) cm^(-2) s^(-1). The muon system, in its current configuration, won't be able to make an efficient selection (trigger) of physics events with the foreseen particle flux. Therefore, the goal of the GE1/1 station's installation is to allow to keep a good trigger efficiency achieved by adding redundancy in a region of the muon spectrometer in which it is absent. In addition, the GE1/1 station will improve the reconstruction efficiency and transverse momentum resolution. Requirements on the detector's performances to obtain the desired improvements have been set. The goal of this thesis is to measure some of them (detection efficiency, gain, time resolution) on a triple-GEM detector prototype and to establish whether they meet the necessary requirements.
Il lavoro di tesi è inquadrato in un ambito sperimentale subnucleare ed ha per oggetto lo studio del rivelatore triple-GEM (Gas Electron Multiplier) per l'esperimento Compact Muon Solenoid (CMS) al Large Hadron Collider (LHC). Negli anni a venire il LHC aumenterà la propria luminosità di un fattore 5-7 rispetto a quella attuale. Per mantenere le performance di funzionamento inalterate sotto le severe condizioni che ne seguiranno in termini di aumento del flusso di particelle da interazioni primarie e aumento del fondo carico e neutro derivante, l'esperimento CMS dovrà necessariamente apportare degli aggiornamenti (Upgrades). Tra questi, una stazione di rivelatori triple-GEM (identificata come GE1/1) verrà installata nel sistema a muoni durante il Long Shutdown 2 (2018-2019) in vista dell'Upgrade di fase II (inizio nel 2023), dopo il quale il collisionatore produrrà una luminosità di circa (5-7) 10^(34) cm^(-2) s^(-1). A questo flusso di particelle il sistema di muoni nella sua configurazione attuale non sarà in grado di effettuare una selezione (trigger) efficace degli eventi di fisica. Scopo di tale installazione è quindi di permettere il mantenimento di una buona efficienza di trigger per i muoni ottenuta aggiungendo ridondanza di informazioni in una regione dello spettrometro in cui questa è ora assente. Inoltre, la stazione permetterà anche di migliorare la ricostruzione della traccia e la risoluzione dell'impulso trasverso misurato dei muoni. Le caratteristiche minime che la stazione GE1/1 deve raggiungere per ottenere i miglioramenti necessari sono state delineate. Lo scopo della presente tesi è misurare alcune di tali caratteristiche (efficienza, guadagno, risoluzione temporale) su un prototipo di rivelatore triple-GEM e verificare se questo soddisfa i requisiti necessari.
RIVELATORI TRIPLE-GEM PER L'UPGRADE DI FASE II DELL'ESPERIMENTO CMS A LHC: STUDIO E CARATTERIZZAZIONE TRAMITE RAGGI COSMICI E RAGGI X.
RESSEGOTTI, MARTINA
2014/2015
Abstract
The thesis work has been developed within a subnuclear experimental framework. The subject is the study of a triple-GEM detector (Gas Electron Multiplier) for the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment at the Large Hadron Collider (LHC). In the next years the LHC will increase its luminosity by a factor 5-7 with respect to the current one. Severe conditions in terms of particle flux and charged and neutral background will follow. In order to keep its operating performances unchanged under these conditions the CMS experiment needs some upgrades. Among these upgrades, a new station (named GE1/1) based on triple-GEM detectors will be installed in the muon system during the Long Shutdown 2 (2018-2019) to cope with the Phase II Upgrade (beginning of 2023), after which the collider will have a luminosity of about (5-7) 10^(34) cm^(-2) s^(-1). The muon system, in its current configuration, won't be able to make an efficient selection (trigger) of physics events with the foreseen particle flux. Therefore, the goal of the GE1/1 station's installation is to allow to keep a good trigger efficiency achieved by adding redundancy in a region of the muon spectrometer in which it is absent. In addition, the GE1/1 station will improve the reconstruction efficiency and transverse momentum resolution. Requirements on the detector's performances to obtain the desired improvements have been set. The goal of this thesis is to measure some of them (detection efficiency, gain, time resolution) on a triple-GEM detector prototype and to establish whether they meet the necessary requirements.È consentito all'utente scaricare e condividere i documenti disponibili a testo pieno in UNITESI UNIPV nel rispetto della licenza Creative Commons del tipo CC BY NC ND.
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https://hdl.handle.net/20.500.14239/22069