CTA計画開発研究
宇宙線研共同利用
H 24(H23)
研究費 1,400,000 円 (1,900,000円)
旅費
1,450,000 円 (1,650,000円)

CAD Image of CTA

手嶋政廣 東京大学宇宙線研究所

共同利用研究者 CTA Japan メンバー８４名
青山学院大学 理工学部 物理・数理学科 ・ 名誉教授 ・ 柴田 徹
青山学院大学 理工学部 物理・数理学科 ・ 教授 ・ 吉田 篤正
青山学院大学 理工学部 物理・数理学科 ・ 准教授 ・ 馬場 彩
青山学院大学 理工学部 物理・数理学科 ・ 准教授 ・ 山崎 了
青山学院大学 理工学部 物理・数理学科 ・ 助教 ・ 榊 直人
茨城大学 理学部 高エネルギー宇宙物理グループ ・ 名誉教授 ・ 柳田 昭平
茨城大学 理学部 高エネルギー宇宙物理グループ ・ 教授 ・ 吉田 龍生
茨城大学 理学部 高エネルギー宇宙物理グループ・ 准教授 ・ 片桐 秀明
茨城大学 理学部 高エネルギー宇宙物理グループ・ 院生M2 ・ 梅原 克典
茨城大学 理学部 高エネルギー宇宙物理グループ・ 院生M2 ・ 加賀谷 美佳
大阪大学 大学院理学研究科 宇宙地球科学専攻 宇宙進化グループ ・ 准教授 ・ 藤田 裕
大阪大学 大学院理学研究科 宇宙地球科学専攻 宇宙進化グループ ・ 研究員 ・ 当真 賢二
北里大学 医療衛生学部 医療工学科 診療放射線技術科学専攻 ・ 講師 ・ 村石 浩
京都大学 大学院理学研究科 宇宙物理学教室 ・ 准教授 ・ 戸谷 友則
京都大学 大学院理学研究科 宇宙物理学教室 ・ 研究員 ・ 林田 将明
京都大学 大学院理学研究科 宇宙物理学教室 ・ 研究員 ・ 井上 芳幸
京都大学 大学院理学研究科 物理学第二教室 ・ 助教 ・ 窪 秀利
京都大学 大学院理学研究科 物理学第二教室 ・ 院生M2 ・粟根 悠介
京都大学 大学院理学研究科 物理学第二教室 ・ 院生M2 ・今野 裕介
京都大学 基礎物理学研究所 ・ 准教授 ・ 長滝 重博
近畿大学 理工学部 理学科 物理学コース ・ 教授 ・ 千川 道幸
近畿大学 理工学部 理学科 物理学コース ・ 院生M2 ・周 小渓
熊本大学 大学院自然科学研究科理学専攻 宇宙理論研究室 ・准教授 ・高橋 慶太郎
高エネルギー加速器研究機構 素粒子原子核研究所 理論センター 宇宙物理グループ ・ 准教授 ・ 井岡 邦仁
高エネルギー加速器研究機構 素粒子原子核研究所 理論センター 宇宙物理グループ ・ 助教 ・ 郡 和範
高エネルギー加速器研究機構 素粒子原子核研究所 理論センター 宇宙物理グループ ・ 研究員 ・ 大平 豊
高エネルギー加速器研究機構 素粒子原子核研究所 エレクトロニクスシステムグループ ・ 准教授 ・ 田中 真伸
甲南大学 理工学部 物理学科 宇宙粒子研究室 ・ 准教授 ・ 山本 常夏
埼玉大学 大学院理工学研究科 物質科学部門 ・ 准教授 ・ 寺田 幸功
埼玉大学 大学院理工学研究科 物質科学部門 ・ 院生D1 ・ 小山 志勇
埼玉大学 大学院理工学研究科 物理機能系専攻・ 院生M1・ 上野 遥
東海大学 医学部付属病院 専門診療学系放射線治療科学 ・ 研究員 ・ 株木 重人
東海大学 理学部物理学科 ・ 教授 ・ 西嶋 恭司

観測天体

超新星残骸連星系

銀河団

Cherenkov Telescope Array
超高エネルギー宇宙ガンマ線の研究•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

活動銀河核

ガンマ線バースト

狙うサイエンス

宇宙線の起源宇宙論・星形成史

高エネルギー天体

時空の構造

暗黒物質の探索Possible array configuration

Sites will be selected in the end of 2013

Proposals for
5 Northern sites
Proposals for
6 Southern sites

CTA 計画（チェレンコフ望遠鏡アレイ計画）
従来より一桁高い感度広いエネルギー領域1000を超えるガンマ線源が銀河系内・系外に発見されると予想される

Simulation 銀河面スキャン（HESS and CTA）

23m CTA 大口径チェレンコフ望遠鏡
日本、ドイツ、スペインの国際協力により今年より建設開始 First light 2015

Science case of LSTHigh redshift AGNs (z<2)

GRBs (z<4)

PulsarsBinaries and transients

LST should be optimized in the energy range between 20 - 200GeV Low energy threshold

Trigger threshold: 15-20 GeV
 Analysis threshold: 20-30 GeV

key physics cases:

High-redshift AGNs and GRBs
 Binaries, Pulsars and other type of transients at low energy1510mm 大口径望遠鏡用ミラーの試作
2.7mm ガラス＋60mmアルミハニカム＋2.7mmガラス
Spattering Cr + Al + SiO2 + HfO2 + SiO2

 ミラー仕様 直径：1.51m サイズ
 面積：2m2
 曲率半径: 56.2m
 PSF： 0.02°
 Weight： 40kg



スパッタリングによるコート350nm で >92% 反射率
空気チェレンコフ光検出に最適化
多層膜化により強固、長寿命(<1%/yr)

PMD system is installed at ICRR, U-Tokyo(developed by experts of Erlangen optic group)

Installed at ICRR
U.TokyoSanko Mirror #01

Mirrors and Actuators on Triangularspace frame
TriangularSpace frame

Actuators (2 axis free)
Universal Joints

Actuators (1 axis free)
LST-Mirrors:
1.5m (flat-flat)Hex shape
2m2 areaMirror mounting scheme

LST-Camera 265 clusters/1855 pixels(0.1°ピクセル、視野 4.4°、重量 < 2 ton)
Clusters 1.33kg x 265 <400kg
Two cooling plates <500kg

1720mmPlex glass < 70kg
Cables, Switching hub < 100kg
Power module <150kg
Supporting frame < 100kg
Skin of Camera < 200kg
Interface with Arch < 100kg
Garage door < 200kg
Total <1820 kg

W = 68kg< 2 tonsCamera and Blind Structureカメラモジュール ver.3(PMT 7本のGHz高速波形読み出し回路)
バックプレーン

プリアンプ
スロー コッククロフト・ウォルトン型制御
高圧
PMT 7本Cluster Design by H. Ohoka
PMT, CW, and Amplifier are thermallycontacted to the first water cooling plate
via Al foil, Al pipes and Al plate

Backplane card can be thermallycontacted to the second watercooling plate3クラスタ(PMT 21本)カメラ & 水冷システム
クラスタ間のトリガー試験

水冷プレート１／８モデル

Testing cooling of DRS4-sim-PCB
The location of FPGA shows 70 degreees.
Just with Al. Plate is not so bad.
With Al. plate + cooling pies looks better

w/o Aluminum plate, heat pipes, floatingw Al. plate, contact to Water C.P.

w Al. plate, heat pipes, contact to Water C.P.

Winston Cone Prototyping in Japan
4Euro/pcs in mass production

Designed in ICRR, Ibaraki-U and Nagoya-U名大 STE 研 SC-Cam
Design: Small 4-6 m Telescopes
cover the range above few TeV across 10 km2
Multi-Anode PMT camera option

Under study:
dual-mirror optics with compact photo sensor arrays
single-mirror optics
PMT-based and silicon-based sensors➜ Not yet conclusive which solution is most cost-effective

One of four
options fortelescopestructure

研究組織 (CTA-Japan Member 84名)
サイエンス PHYS WG
責任者：井岡（KEK)
KEK, 京大、青学、茨城、他

マネージメント
CTA Japan PI
CTA Japan Co-PICTA Japan Chair
CTA Japan SBO

ミラー MIR WG
責任者：手嶋（東大）
東大、近畿大、甲南大
茨城大、三光精衡所、他

シミュレーション MC WG
責任者：吉越（東大）
東大、甲南大、東海大、他

CTA 計画推進責任者
手嶋政廣（東京大学・宇宙線研究所）

手嶋（東京大）窪（京都大）
戸谷（京都大）吉田（茨城大）CTA LST(大口径望遠鏡） Prototyping
Project Coordinator
手嶋（東大）

アンプ、スロー制御
東大、徳島、京大、茨城大、他

Dual Mirror Cam
責任者：田島（名古屋）

望遠鏡ドライブ
スペインバルセロナ
IFAE

光検出器 FPI /CAL WG
責任者：山本（甲南大）
東大、茨城大、広大、甲南、埼玉、青学、浜松ホトニクス、他

読み出し電子回路 ELEC WG
責任者：窪（京都大）
京大、KEK、山形大、他
望遠鏡構造
ドイツミュンヘン
MPI

カメラサポート構造
フランスアネシー
LAPP

LST time schedule

Summary• CTA は世界で唯一の次世代超高エネルギーガンマ線天文台– 超高エネルギーガンマ線・高エネルギー天文学を飛躍的に進める– 高感度 10倍(10-14erg/cm2/s) 、高角度分解能 3倍(2arcmin at 1TeV)– 広いエネルギー領域 (20GeV-100TeV以上)– 広い検出面積 30倍 （3km2)• CTA-Japan は大口径望遠鏡建設を主導的に進めている––––

最初の 23m 大口径望遠鏡を特別推進ですすめる（2015年設置）
光電子増倍管の開発・製作
読み出し回路、カメラの開発・製作
ミラーの開発・製作• CTA-Japan– Design Study に調印（2009)– D.O.I. に調印（正式にResource Board に参加）

• Germany, Japan, France, Poland, Italy, Spain, Austria, Switzerland, UK,Argentina, Brazil, South Africa, Namibia– E.O.I. Jan.2013（具体的な貢献プラン—予定を示す）