CTA 報告58 全体報告
東京大学宇宙線研究所
27カ国	  	  >1000共同研究者	

手嶋政廣

CTA-Japan メンバー（９４名）
手嶋政廣、窪秀利、戸谷友則、浅野勝晃、井岡邦仁、井川大地、石尾一馬、井上進、	  井上芳幸、猪目祐介、上野遥、内山泰伸、大石理子、大岡秀行、大竹峻平、大平豊、	  荻野桃子、奥村曉、折戸玲子、加賀谷美佳、格和純、片岡淳、片桐秀明、株木重人、	  河島孝則、川中宣太、岸本哲朗、櫛田淳子、郡司修一、郡和範、小島拓実、小谷一仁、	  小山志勇、今野裕介、齋藤浩二、榊直人、佐々木浩人、澤田真理、柴田徹、菅原隆希、	  高橋慶太郎、高橋弘充、高橋光成、高見一、田島宏康、立原研悟、田中駿也、田中真伸、	  千川道幸、辻本晋平、土屋優悟、坪根義雄、寺田幸功、當真賢二、門叶冬樹、鳥居和史、	  内藤統也、中嶋大輔、長瀧重博、中森健之、中山和則、永吉勤、西嶋恭司、野里明香、	  野田浩司、畑中謙一郎、花畑義隆、馬場浩則、早川貴敬、林田将明、原敏、馬場彩、	  日高直哉、広谷幸一、深沢泰司、福井康雄、藤田裕、増田周、松本浩典、水野恒史、	  村石浩、村瀬孔大、森浩二、柳田昭平、山崎了、山本常夏、山本宏昭、吉越貴紀、	  吉田篤正、吉田龍生、李兆衡	  	  東大宇宙線研、MPI	  for	  Physics、京大理、東大理、KEK	  素核研、東海大理、甲南大理工、	  埼玉大理、立教大山形大理、青学大理工、名大STE	  研、レスター大、徳島大総科、	  茨城大理、広大理、早大理工、東海大医、熊本大理、名大理、近畿大理、阪大理、	  山梨学大、理研、名大KMI、北里大医療衛生、宮崎大工

観測天体	

超新星残骸	連星系	銀河団	超高エネルギー宇宙ガンマ線の研究!

活動銀河核	

ガンマ線バースト	

狙うサイエンス		  •宇宙線の起源	  •銀河系内、系外の高エネルギー天体の研究	  •赤外・可視背景放射（宇宙の星形成史）の研究	  •暗黒物質対消滅からのガンマ線の探索	  •相対論（量子重力理論）の高精度検証	  宇宙線の起源	

高エネルギー天体	è	  Astropa:cle	  Physics	  Special	  Issue,	  Vol	  43	  (2013)	  宇宙論・星形成史	

時空の構造	

暗黒物質の探索	

CTA	  （Cherenkov	  Telescope	  Array）	 CTA	  Monte	  Carlo	  Study	  è	  講演59:大石（東大宇宙線研）	
More	  than	  1000	  sources	  will	  be	  discovered	  Number	  of	  Sources	

An	  order	  of	  magnitude	  beLer	  sensi:vity	  Wide	  energy	  coverage	

Simula:on	  Galac:c	  Plane	  scan	  （HESS	  	  and	  CTA）	

~1000sources

Possible array conﬁguration
CTA	  Monte	  Carlo	  Study	  è	  講演59:大石（東大宇宙線研）	

LST	  23m	MST	  10-­‐12m	

SST	  4.3m	

Sites	  will	  be	  selected	  in	  the	  end	  of	  2013	

1st	  :	  Teide	  (Canaries,	  Spain)	  2nd	  :	  San	  Pedro	  Mar:r	  (Maxico),	  Meteor	  Crater	  (USA),	  Yavapai	  (USA)	

1st	  :	  Aar	  (Namibia)	  2nd	  :	  Armazones	  (Chile),	  HESS	  3rd	  :	  Leoncito	  (Argen:na)	  4th	  :	  San	  Antonio	  (Argen:na)	  Major contribution by CTA-Japann

The	  role	  of	  LST	  sub-­‐system	  is	  Achieve	  the	  lowest	  possible	  Energy	  Threshold	  n Key	  energy	  range:	  	  20GeV-­‐1000GeV	  nnExpand	  Gamma	  Ray	  horizon	  GRBs	  (z<4),	  high	  redshi_	  AGNs(z<2)	  n Pulsars,	  Galac:c	  transients	  nnSpeciﬁc	  challenges	  Fast	  rota:on	  for	  the	  GRB	  follow-­‐up	  observa:on	  n High	  throughput	  op:cs	  nDesigned	  by	  MPI	  Munich	  and	  MERO	Speciﬁcationsn

The Threshold Energy
nn

20GeV

Telescope StructurenDiameter: 23mn

Dish area: 400 m2n

F/D = 1.2, F=28mn

Dish proﬁle: Parabolicnnè Isochronicity < 0.6 nsec in RMS

Single mast supporting the cameranè Reduce the shadownTotal weight: ~70 tonsn

Fast rotation: 180 deg/ 20secn

Deformation of mirror dish: <~10mmn

n

Active mirror Control

Pointing accuracy: 14 arcsec

Designed	  by	  MPI	  Munich	  and	  MERO	1510mm LST MIRROR prototype at Sanko
2.7mm Glass＋60mm Al.Honeycomb＋2.7mm Glassè	  CTA	  報告65	  野田(MPI)	

Speciﬁcationsn F2F：1510mm	  n Area：2m2	  n R:	  56.0	  –	  58.4	  m	  n D80：	  15mm(1/3	  pixel)	  n Weight：	  45kg	  n Honeycomb	  with	  Slits	  n Water	  drains	

SpuLering	  Cr	  +	  Al	  +	  SiO2	  +	  HfO2	  +	  SiO2	n SpuLering	  mul:	  layer	  coat	  è	  Cr	  +	  Al	  +	  SiO2	  +HfO2	  +	  SiO2	  n Reasonably	  High	  reﬂec:vity	  n Strong	  protec:ve	  surface	  è Long	  life	  :me	  PMD system is installed at ICRR, U-Tokyoè CTA報告 63 馬場 (茨城大）

20μm	

No.007, R = 57.02m	
Devia:on	  from	  ideal	  sphere	-­‐20μm	

D80	  @1F	  =	  8.2mm	  	Mirrors and actuators on the space frameè CTA報告64 野里(近畿大）	

Triangular	  Space	  frame	
Pivot	  (ﬁxed	  point)	
Actuator	  (1	  axis	  free)	

Actuators	  (2	  axis	  free)	
LST-­‐Mirrors:	  1.5m	  (ﬂat-­‐ﬂat)	  Hex	  shape	  2m2	  area	LST-Camera 265 clusters/1855 pixels

1720mm	(0.1 pixel, FOV 4.5 , Weight< 2 ton)
Clusters	  1.33kg	  x	  265	  <400kg	  Two	  cooling	  plates	  	  <500kg	  	  Plex	  glass	  <	  70kg	  Cables,	  Switching	  hub	  <	  100kg	  Power	  module	  <150kg	  	  Suppor:ng	  frame	  <	  100kg	  Skin	  of	  Camera	  <	  200kg	  Interface	  with	  Arch	  <	  100kg	  Garage	  door	  <	  200kg	  	  Total	  <1820	  kg	  	<	  2	  tons	
W	  =	  68kg	

Camera Readoutè CTA 報告61土屋（京大）

1 4 cm	Backplane	  Trigg
Preamplifier	
er+GH
Slow
z Readout controlCW HVs
7 PMTs	

Q.E. 35~45%光電子増倍管とクラスター
è TA 報告60 光検出器 永吉(埼大）、TA報告62ライトガイド

田中（茨城大）光電子増倍管特性
Very High QE(R11920)

Time Schedule for LST construction

Timeline, Budget and Recommendationsn Budget	  n Timeline（CTA Consortium)n Design	  Study 	  2007	  –	  2010（completed）	  n Prep.	  Phase	  	  2010	  –	  2014（on	  going）	  n Construc:on	  2015	  −	  2020	  n Par:al	  opera:on	  2017	  –	  n Full	  opera:on 	  2020	  −	  2040	  n CTA	  (as	  of	  2010):	  190MEuro	  〜	  20	  BJPY	  n CTA	  Japan	  ~20%	  of	  the	  whole	  construc:on	  (4BJPY)	  n Discussion	  in	  the	  domes:c	  communi:es	  nnFuture	  strategy	  commiLee	  in	  CRC	  	  è	  3S	  	  Recommenda:on（Highest	  Priority)	  Future	  planning	  commiLee	  in	  ICRC	  (Highest	  Priority)	  n Rec. by EU, US, International organization

ASPERA	  EU	  Astropar:lce	ASTRONET	  EU	  Astrophysics	

ESFRI	  Deacadal	  Survey	  OECD	  European	  Commission	  	 US Astronomy	  and	  Astrophysics	 WG	  on	  Astropar:cle	  physics	

Summary• Science	  Case:	  – Astropa:cle	  Physics	  Special	  Issue,	  Vol	  43(2013)	  • 望遠鏡、アレイ最終仕様策定へ	  – Reviews,	  BDD,	  PTDR,	  Final	  TDR	  • 天文台としての運用へ向けて	  – Interim	  Legal	  En:ty	  (2014-­‐2015/2016)	  at	  MPG	  HQ?	  
– ERIC	  (European	  Research	  Infrastructure	  Consor:um)	  • サイト選定へ向けて	  (Priority	  List	  a_er	  the	  long	  evalua:on)	  – 北半球 Teide	  (Canaries,	  Spain)	  – 南半球	  Aar	  (Namibia)	  • 予算	  – ドイツにて建設費の予算化が始まる(MPG,	  Helmholz	  Assoc.,	  BMBF)	  • CTA	  Japan	  ––––Leading	  the	  construc:on	  of	  the	  ﬁrst	  Large	  Size	  Telescope	  (特別推進、科研費)	  Op:cs	  for	  LST:	  Mirrors,	  Actuators,	  Winston	  cones	  Cameras	  for	  LST:	  PMTs,	  HVs,	  Ampliﬁers,	  GHz	  Readout,	  Cooling,	  DAQ	  Cameras	  for	  SST:	  MPPCs,	  GHz	  Readout	  (Target System)	  è	  CTA報告６６ 田島	  (名大)