Nell’autunno del 2001 sono stato co-autore del lavoro di simulazione completa del rivelatore mediante programmi quali Maxwell, Garfield e Spice. I risultati ottenuti sono stati di estrema utilità nella scelta finale della miscela di gas e della configurazione di campi elettrici da utilizzare.

A partire dal 2001 diversi prototipi sono stati costruiti e provati con fasci di particelle sia al CERN che al Paul Sherrer Institute. L’utilizzo di una miscela di gas contente CF4, cosi come previsto dalla simulazione, ha permesso di diminuire di un fattore 2-3 la risoluzione temporale (< 4 ns) rispetto alle misure allora pubblicate in letteratura.

Nel 2002 ho seguito un lavoro di modellizzazione analitica dei parametri della singola GEM quali il guadagno e la trasparenza ionica ed elettronica della GEM.

Sempre nel 2002 sono stato responsabile del sistema di acquisizione e dell’analisi dei dati raccolti in laboratorio e su fascio per lo studio della probabilità di scarica delle GEM. Per la prima volta è stato osservato l’effetto positivo che ha la diffusione degli elettroni nel gas nel ridurre la probabilità di scarica. Sfruttando tale effetto è stato possibile esporre diversi prototipi ad un fascio di adroni ad alta intensità senza che questo ne deteriorasse le prestazioni. Inoltre misure con sorgente  hanno fornito dettagli preziosi per la comprensione del ruolo dei parametri geometrici, della miscela di gas e delle polarizzazioni dei fogli di GEM nel meccanismo delle scariche. I risultati ottenuti sono tuttora lo studio più ampio e dettagliato effettuato sui fenomeni di scarica in questo tipo di rivelatore.

Nel 2003 sono stato responsabile dell’acquisizione dei dati di un test di invecchiamento svoltosi presso i laboratori ENEA della Casaccia in cui tre prototipi sono stati esposti ad una quantità di radiazione superiore a quella prevista in 10 anni di funzionamento nell’esperimento. Il rivelatore ha mostrato di poter sopportare una tale dose di radiazioni senza danneggiamenti o deterioramento delle prestazioni.

Nel Febbraio 2004 il rivelatore a GEM è stato ufficialmente scelto dalla collaborazione per equipaggiare la regione più interna della prima stazione dell’apparato dei muoni. Sono stato tra gli autori dell’Addendum al Muon System Technical Design Report.

Nello stesso anno, il gruppo dei Laboratori Nazionali di Frascati è stato il  primo gruppo in Italia e a livello internazionale a studiare e sviluppare il rivelatore a GEM come rivelatore di triggering per l’esperimento LHCb, il primo esperimento dell’era LHC ad utilizzare le GEM.

Difatti nel 2001 nessun rivelatore era ancora stato proposto per operare nella regione attorno alla beam-pipe della prima stazione dell’apparato dei muoni di LHCb e che potesse fornire la risoluzione temporale richiesta.