Design concepts for the Cherenkov Telescope Array CTA: an advanced facility for ground-based high-energy gamma-ray astronomy

Authors: Marcos Daniel Actis, G. Agnetta, F. Aharonian, A. G. Akhperjanian, J. Aleksić, E. Aliu, D. Allan, I. Allekotte, F.C. Antico, L. A. Antonelli, P. Antoranz, A. Aravantinos, T. Arlen, Horacio Arnaldi, S. Artmann, Katsuaki Asano, H. Asorey, J. Bähr, Alkiviadis Bais, C. Baixeras, S. Bajtlik, Dimitris Balis, Aya Bamba, C. Barbier, M. Barceló, A. Barnacka, J. Barnstedt, U. Barres de Almeida, J. A. Barrio, Stefano Basso, D. Bastieri, C. Bauer, J. Becerra, Y. Becherini, K. Bechtol, J. A. Becker, V. Beckmann, W. Bednarek, B. Behera, M. Beilicke, M. Belluso, M. Benallou, W. Benbow, J. Berdugo, K. Berger, T. Bernardino, K. Bernlöhr, A. Biland, S. Billotta, Anthony R. Bird, E. Birsin, E. Bissaldi, Simon Blake, O. Blanch, A. Bobkov, L. Bogacz, M. Bogdan, C. Boisson, J. Boix, J. Bolmont, G. Bonanno, A. Bonardi, T. Bonev, J. Borkowski, O. Botner, A. Bottani, M. Bourgeat, C. Boutonnet, A. Bouvier, Sylvie Brau-Nogué, I. Braun, T. Bretz, M. S. Briggs, P. Brun, L. Brunetti, J. H. Buckley, V. Bugaev, R. Bühler, T. Bulik, G. Busetto, S. Buson, K. Byrum, M. Cailles, R. A. Cameron, R. Canestrari, Sarah Cantu, E. Carmona, A. Carosi, J. Carr, Pierre-Henri Carton, Margherita Casiraghi, H. Castarede, O. Catalano, Stefano Cavazzani, S. Cazaux, B. Cerruti, M. Cerruti, P. M. Chadwick, J. Chiang, M. Chikawa, Miroslav Cieslar, M. Ciesielska, A. Cillis, C. Clerc, P. Colin, J. Colomé, M. Compin, P. Conconi, V. Connaughton, J. M. Conrad, J. L. Contreras, P. Coppi, M. Corlier, P. Corona, O. Corpace, Daniele Corti, J. Cortina, H. Costantini, Garret Cotter, B. Courty, Stefan Couturier, S. Covino, J. H. Croston, G. Cusumano, M. K. Daniel, F. Dazzi, A. De Angelis, E. De Cea del Pozo, E. M. de Gouveia Dal Pino, O. de Jager, I. de la Calle Pérez, G. De La Vega, B. De Lotto, M. de Naurois, E. de Oña Wilhelmi, V. de Souza, B. Decerprit, C. Deil, E. Delagnes, Guillaume Deleglise, C. Delgado, T. Dettlaff, A. Di Paolo, F. Di Pierro, C. Díaz, J. Dick, H. J. Dickinson, S. W. Digel, D. Dimitrov, G. Disset, A. Djannati-Ataı̈, M. Doert, W. Domainko, D. Dorner, M. Doro, J.-L. Dournaux, Dainis Dravins, L. O’C. Drury, F. Dubois, R. Dubois, G. Dubus, C. Dufour, D. Durand, J. Dyks, M. Dyrda, E. Edy, K. Egberts, C. Eleftheriadis, S. J. Jaimes Elles, D. Emmanoulopoulos, R. Enomoto, J.-P. Ernenwein, M. Errando, A. Etchegoyen, A. Falcone, K. Farakos, C. Farnier, S. Federici, F. Feinstein, D. Ferenc, E. Fillin-Martino, David J. Fink, C. Finley, J. P. Finley, R. Firpo, D. Florin, C. Föhr, E. Fokitis, L. Font, G. Fontaine, A. Fontana, A. Förster, L. Fortson, N. Fouque, Claes Fransson, G. W. Fraser, L. Fresnillo, C. Fruck, Yutaka Fujita, Y. Fukazawa, S. Funk, W. Gäbele, S. Gabici, A. Gadola, N. Galante, Y. A. Gallant, B. Garćıa, R. J. Garcı́a López, Daniel Garrido, L. Garrido, D. Gascón, Christine Gasq, M. Gaug, J. Gaweda, N. Geffroy, C. Ghag, A. Ghedina, M. Ghigo, E. Gianakaki, S. Giarrusso, G. Giavitto, B. Giebels, E. Giro, P. Giubilato, T. Glanzman, J. F. Glicenstein, Michał Gochna, V. Golev, M. Gómez Berisso, Antonio J. González, F. González, F. Grañena, R. Graciani, Jonathan Granot, R. Gredig, Anne M. Green, T. Greenshaw, O. Grimm, J. Grube, M. Grudzińska, J. Grygorczuk, V. Guarino, L. Guglielmi, F. Guilloux, S. Gunji, G. Gyuk, D. Hadasch, Dennis Haefner, Rika Hagiwara, Joachim Hahn, A. Hallgren, S. Hara, M. J. Hardcastle, T. Hassan, T. Haubold, M. Häuser, M. Hayashida, René Heller, G. Henri, G. Hermann, A. Herrero, J. A. Hinton, D. Hoffmann, W. Hofmann, P. Hofverberg, D. Horns, Dario Hrupec, H. Huan, B. Huber, J.‐M. Huet, G. Hughes, K. Hultquist, T. B. Humensky, J.-F. Huppert, A. Ibarra, J. M. Illa, Johan Ingjald, Yoshiyuki Inoue, Susumu Inoue, Kunihito Ioka, C. Jablonski, A. Jachołkowska, M. Janiak, P. Jean, Hannes Jensen, T. Jogler, I. Jung, P. Kaaret, S. Kabuki, Jun Kakuwa, C. Kalkuhl, R. Kankanyan, Maria Kapala, A. Karastergiou, Mirosław Karczewski, S. Karkar, N. Karlsson, J. Kasperek, H. Katagiri, K. Katarzyński, Norita Kawanaka, B. Kȩdziora, E. Kendziorra, B. Khélifi, D. Kieda, T. Kifune, T. Kihm, S. Klepser, W. Kluźniak, J. Knapp, A. R. Knappy, T. Kneiske, J. Knödlseder, F. Köck, K. Kodani, Kazunori Kohri, Kostas D. Kokkotas, Nu. Komin, A. Konopelko, K. Kosack, R. Kossakowski, P. Kostka, J. Kotuła, G. Kowal, J. Kozioł, T. Krähenbühl, J. Krause, H. Krawczynski, F. Krennrich, A. Kretzschmann, H. Kubo, V. A. Kudryavtsev, J. Kushida, A. La Barbera, V. La Parola, G. La Rosa, Alicia López, G. Lamanna, Philippe Laporte, C. Lavalley, T. Le Flour, A. Le Padellec, J.-P. Lenain, Luigi Lessio, B. Lieunard, E. Lindfors, A. Liolios, T. Lohse, S. Lombardi, A. Lopatin, E. Lorenz, P. Lubiński, O. Luz, E. Lyard, M. C. Maccarone, Thomas J. Maccarone, G. Maier, P. Majumdar, S. Maltezos, Przemysław Małkiewicz, C. Mañá, A. Manalaysay, G. Maneva, A. Mangano, P. Manigot, J. Marín, M. Mariotti, Sera Markoff, G. Martínez, M. Martı́nez, A. Mastichiadis, H. Matsumoto, S. Mattiazzo, D. Mazin, T. J. L. McComb, N. A. McCubbin, I. McHardy, C. Medina, David Melkumyan, Andre David Tinoco Mendes, Philipp Mertsch, M. Meucci, J. Michałowski, P. Micolon, T. Mineo, N. Mirabal, F. Mirabel, J. M. Miranda, R. Mirzoyan, Tsunefumi Mizuno, B. Moal, R. Moderski, E. Molinari, I. Monteiro, A. Moralejo, C. Morello, Koji Mori, Giorgio Motta, F. Mottez, E. Moulin, R. Mukherjee, P. Munar, H. Muraishi, Kohta Murase, A. St. J. Murphy, S. Nagataki, T. Naito, Takeshi Nakamori, K. Nakayama, C. L. Naumann, D. Naumann, P. Nayman, D. Nedbal, A. Niedźwiecki, J. Niemiec, A. Nikolaidis, K. Nishijima, S. J. Nolan, N. Nowak, P. T. O’Brien, I. Ochoa, Y. Ohira, M. Ohishi, H. Ohka, A. Okumura, C. Olivetto, R. A. Ong, R. Orito, M. Orr, J. P. Osborne, M. Ostrowski, Lidia Otero, A. N. Otte, E. Ovcharov, R. Mirzoyan, A. Oziȩbło, S. Paiano, J. Pallota, J-L. Panazol, D. Paneque, M. Panter, R. Paoletti, G. Papyan, J. M. Paredes, Giovanni Pareschi, R. D. Parsons, M. Paz Arribas, G. Pedaletti, A. Pepato, M. Persic, Pierre-Olivier Petrucci, B. Peyaud, Włodzimierz Piechocki, S. Pita, G. Pivato, Ł. Płatos, R. Platzer, L. Pogosyan, M. Pohl, G. Pojmański, J. D. Ponz, William J. Potter, E. Prandini, R. D. Preece, H. Prokoph, G. Pühlhofer, M. Punch, E. J. Quel, A. Quirrenbach, P. Rajda, R. Rando, M. Rataj, M. Raue, C.T. Reimann, O. Reimann, A. Reimer, O. Reimer, M. Renaud, S. Renner, J.-M. Reymond, W. Rhode, M. Ribó, M. Ribordy, J. Rico, Frank Rieger, P. Ringegni, J. Ripken, P. Ristori, S. Rivoire, L. Rob, S. Rodriguez, U. Roeser, P. Romano, Gustavo E. Romero, S. Rosier-Lees, Adrián Rovero, Frank Roy, S. Royer, B. Rudak, C. B. Rulten, J. Ruppel, Francesco Russo, F. Ryde, B. Sacco, A. Saggion, V. Sahakian, Koji Saito, T. Saito, Н. Сакаки, Edwin Andrés Quintero Salazar, A. Salini, F. Sánchez, M. Á. Sánchez Conde, A. Santangelo, Edivaldo Moura Santos, A. Sanuy, L. Sapozhnikov, S. Sarkar, V. Scalzotto, V. Scapin, M. Scarcioffolo, T. Schanz, S. Schlenstedt, R. Schlickeiser, Thomas Schmidt, J. Schmoll, M. Schroedter, C. Schultz, J. Schultze, A. Schulz, U. Schwanke, S. Schwarzburg, T. Schweizer, J. H. Seiradakis, S. Selmane, Karol Seweryn, M. Shayduk, R.C. Shellard, T. Shibata, M. Sikora, Joseph Silk, A. Sillanpää, J. Sitarek, C. Skole, N. Smith, D. Sobczyńska, M. Sofo Haro, H. Sol, F. Spanier, Daniele Spiga, S. Spyrou, V. Stamatescu, A. Stamerra, R. L. C. Starling, Ł. Stawarz, R. Steenkamp, C. Stegmann, S. Steiner, Nikolaos Stergioulas, R. Sternberger, F. Stinzing, M. Stodulski, U. Straumann, A. Suárez, M. Suchenek, Ryutaro Sugawara, K.-H. Sulanke, S. Sun, A. D. Supanitsky, P. Sutcliffe, Michał Szanecki, Tomasz Szepieniec, A. Szostek, A. E. Szymkowiak, G. Tagliaferri, H. Tajima, H. Takahashi, K. Takahashi, L. O. Takalo, H. Takami, R. Gordon Talbot, P. H. T. Tam, M. Tanaka, T. Tanimori, M. Tavani, J.‐P. Tavernet, C. Tchernin, Luis Tejedor, I. Telezhinsky, P. Temnikov, C. Tenzer, Y. Terada, R. Terrier, M. Teshima, V. Testa, L. Tibaldo, O. Tibolla, M. Tluczykont, Carlos J. Todero Peixoto, F. Tokanai, M. Tokarz, Kenji Toma, D. F. Torres, G. Tosti, Tomonori Totani, F. Toussenel, P. Vallania, G. Vallejo, D. J. van der Walt, C. van Eldik, J. Vandenbroucke, H. Vankov, G. Vasileiadis, V. V. Vassiliev, I. Vegas, L. Venter, S. Vercellone, C. Veyssière, J. P. Vialle, M. Videla, P. Vincent, Jacco Vink, N. Vlahakis, L. Vlahos, P. Vogler, A. Vollhardt, F. Volpe, H.P. von Gunten, S. Vorobiov, S. J. Wagner, Robert Wagner, B. Wagner, S. P. Wakely, P. von Walter, R. Walter, R. S. Warwick, P. Wawer, R. Wawrzaszek, N. Webb, Peter Wegner, A. J. Weinstein, Q. Weitzel, R. Welsing, H. Wetteskind, R. White, A. Wierzcholska, M. I. Wilkinson, D. A. Williams, M. Winde, R. Wischnewski, Ł. Wiśniewski, A. Wolczko, M. Wood, Q. Y. Xiong, Tokonatsu Yamamoto, K. Yamaoka, Ryo Yamazaki, S. Yanagita, B. Yoffo, M. Yonetani, A. Yoshida, T. Yoshida, T. Yoshikoshi, V. Zabalza, A. Zagdański, A. Zajczyk, A. A. Zdziarski, A. Zech, Krzystof Zietara, Paweł Ziółkowski, V. Zitelli, P. Żychowski - Experimental Astronomy 2011 cited by 921

Ground-based gamma-ray astronomy has had a major breakthrough with the impressive results obtained using systems of imaging atmospheric Cherenkov telescopes. Ground-based gamma-ray astronomy has a huge potential in astrophysics, particle physics and cosmology. CTA is an international initiative to build the next generation instrument, with a factor of 5-10 improvement in sensitivity in the 100 GeV-10 TeV range and the extension to energies well below 100 GeV and above 100 TeV. CTA will consist of two arrays (one in the north, one in the south) for full sky coverage and will be operated as open observatory. The design of CTA is based on currently available technology. This document reports on the status and presents the major design concepts of CTA.