Gas electron multipliers muon detectors : a contribution to the detector characterization and GEM DAQ

Abstract

ABSTRACT: This research work highlights the role of experimentation in high-energy physics, showcasing the general chronology that has marked the progress of science through the development of various methods and technologies created to understand what is invisible to the naked eye: the composition of matter and the nature of underlying interactions. The research is framed within relevant aspects of ionizing particle detectors in the context of large international collaborations, particularly concerning the Large Hadron Collider (LHC) and the CMS (Compact Muon Solenoid) experiment at CERN. Specifically, this work focuses on the Gas Electron Multipliers (GEM) project within CMS, intending to simplify the introduction of new students to the project and address both general aspects and specific details. The manuscript's structure consists of four chapters: an introduction to experimental particle physics, CERN, and the LHC, followed by the physics of gaseous detectors and a detailed presentation of the GEM detector. The third part addresses the most relevant aspects of the data acquisition system for GEM detectors and its connection to CMS, while the final section focuses on the assembly and quality control testing processes, providing readers with a solid foundation to easily integrate into the collaboration. Throughout the text, significant contributions in software development and optimization of key stages of detector quality control are emphasized.

RESUMEN: Este trabajo de investigación destaca el papel de la experimentación en la física de altas energías, mostrando la cronología general que ha marcado el avance de la ciencia mediante el desarrollo de diversos métodos y tecnologías creadas para entender lo que es invisible a simple vista: la composición de la materia y la naturaleza de las interacciones subyacentes. La investigación se enmarca en aspectos relevantes de los detectores de partículas ionizantes en el contexto de grandes colaboraciones internacionales, particularmente en lo que respecta al Large Hadron Collider (LHC) y el experimento CMS (Compact Muon Solenoid) del CERN. Específicamente, este trabajo se centra en el proyecto Gas Electron Multipliers (GEM) dentro de CMS, con el objetivo de simplificar la introducción de estudiantes nuevos al proyecto, abordando desde aspectos generales hasta detalles específicos. La estructura del manuscrito consta de cuatro capítulos: una introducción a la física experimental de partículas, el CERN y el LHC, seguido de la física de detectores gaseosos y la presentación detallada del detector GEM. La tercera parte aborda los aspectos más relevantes del sistema de adquisición de datos de los detectores GEM y su conexión con CMS, mientras que la última sección se enfoca en los procesos de ensamblaje y pruebas de control de calidad de estos, proporcionando a los lectores una base sólida para integrarse fácilmente a la colaboración. A lo largo del texto, se resaltan contribuciones significativas, tanto en el desarrollo de software como en la optimización de etapas clave en el control de calidad del detector.