Development of the Pixel Detector for the Belle II experiment and top quark mass measurement in radiative events at the future electron-positron linear collider

Durante los ultimos cien anos, los numerosos descubrimientos en los colisionadores de particulas y desarrollos teoricos han conducido a los fisicos de particulas a construir el Modelo Estandar, el modelo teorico mas exitoso hasta la fecha. Sin embargo, a pesar de su gran exito, el Modelo Estandar no describe toda la fenomenologia observada actualmente en los diferentes experimentos. Es por ello que se necesitan nuevos colisionadores que proporcionen observaciones de nueva fisica que nos ayuden a construir modelos que describan dicha fenomenologia. Para enfrentarse al reto, la comunidad de fisica de particulas se une formando grandes colaboraciones, con el proposito de disenar y construir los colisionadores del futuro. Los trabajos detallados en esta tesis se unen a estos esfuerzos, haciendo una pequena contribucion al progreso del campo. La tesis esta dividida en dos partes, con un total de seis capitulos. La primera parte describe el desarrollo y construccion del Detector de Pixeles (PXD), el detector mas interno del experimento Belle II en el colisionador SuperKEKB. La segunda parte detalla la propuesta de un nuevo observable para medir la masa del quark top en los futuros colisionadores lineal electron-positron. En los primeros dos capitulos se establece el contexto necesario para entender los trabajos realizados como parte de la tesis. El primer capitulo introduce la fisica de particulas desde el punto de vista fenomenologico, haciendo hincapie en los exitos y carencias del Modelo Estandar, y sus posibles sucesores. El segundo, establece la importancia de los colisionadores de particulas como la principal herramienta de progreso en el campo, e introduce la nueva generacion de colisionadores leptonicos: SuperKEKB, la factoria de mesones de B de la Organizacion de Investigacion de Aceleradores de Alta Energia de Japon (KEK); el Colisionador Lineal International (ILC), la propuesta internacional para construir un colisionador lineal en Japon; y, el Colisionador Lineal Compacto (CLIC), la propuesta de la Organizacion Europea para la Investigacion Nuclear (CERN) de construccion de un colisionador lineal en la frontera franco-suiza. Los capitulos tercero y cuarto describen el Detector de Pixeles basado en la tecnologia de Transistor de Efecto Campo Desertizado (DEPFET) y su proceso de produccion respectivamente, incluyendo el control de calidad de esta llevado a cabo como contribucion del Instituto de Fisica Corpuscular (IFIC) en la construccion del PXD. El capitulo quinto resume la caracterizacion completa (tanto de su parte digital como de la analogica) de uno de los modulos del PXD, incluyendo estudios en detalle sobre la optimizacion de la respuesta del sensor y la ganancia interna de los pixeles. Por ultimo, el capitulo sexto propone un nuevo observable para realizar medidas de alta precision de la masa del quark top en colisionadores leptonicos lineales. Dicho observable es definido como la seccion eficaz diferencial del proceso electron-positron produciendo un par top-antitop en asociacion con un foton de radiacion de estado inicial (ISR), en funcion de la energia del foton radiado. Como parte de esta tesis, el potencial del metodo es estudiado utilizando un robusto marco teorico de ultima generacion para los proyectos ILC y CLIC bajo condiciones realistas.