Demonstrateur d'élément modulaire de caméra pour CTA – NeCTAr

L'astronomie des rayons gamma de très hautes énergies (dans la gamme 100 GeV à quelques dizaines de TeV) est un domaine nouveau, en plein essor. A l'heure actuelle, les meilleurs résultats sont obtenus par des petits réseaux de télescopes au sol (typiquement quatre) comme l'expérience H.E.S.S. Nous proposons l'étude d'une électronique frontale de caméra adaptée à la nouvelle génération de télescopes Cherenkov, le Cherenkov Telescope Array, un réseau d'une centaine de télescope, prévu vers 2015. L'utilisation de nombreux télescopes implique de nouvelles contraintes par rapport aux appareillages existants. Il faudra baisser les coûts de tous les composants, qui devront être construits à grande échelle par l'industrie, tout en améliorant les performances. Pour cela, il faudra redéfinir globalement le concept de caméra d'un point de vue aussi bien électronique que mécanique. Les composants devront avoir un degré d'intégration poussé, être modulaires de manière à pouvoir plus facilement être installés et remplacés. L'électronique frontale devra être adaptée à un nouveau concept de logique de déclenchement répartie sur l'ensemble des télescopes. Nous proposons d'étudier un module de détection, utilisable par le CTA et comprenant des photo-détecteurs couplés à une carte possédant les fonctionnalités d'électronique frontale, d'acquisition et de déclenchement. L'étude utilisera le savoir-faire acquis par les équipes françaises dans la construction de caméras pour les télescopes Cherenkov (celles des expériences CAT, H.E.S.S., et H.E.S.S-II). Les laboratoires partenaires sont le CEA-IRFU de Saclay, le LPNHE de Paris et le LPTA de Montpellier. Le LPTA déterminera les caractéristiques de l'électronique frontale et de déclenchement et plus généralement de la voie de détection à partir de simulations de physique. Les caractéristiques de l'électronique dépendent de la stratégie de déclenchement de tout le réseau de télescopes. La détermination des caractéristiques de l'électronique prendra un an environ. Les simulations seront ensuite comparées aux résultats des tests du démonstrateur. Du point de vue de l'électronique, une amélioration des performances et une réduction des coûts peuvent être obtenues par l'intégration du plus grand nombre de fonctions possibles d'une part dans un ASIC et d'autre part sur une même carte d'électronique. La forte intégration permettra également de diminuer le poids de l'électronique et d'obtenir des caméras encore plus compactes. La conception et les tests de nouveaux ASICs seront réalisés par le CEA-IRFU. L'architecture des ASICs sera déterminée au bout d'un an environ, des prototypes seront alors fondus, puis testés. Enfin, pour vérifier la viabilité de l'architecture des cartes d'électronique, nous proposons de construire et de tester un démonstrateur constitué de plusieurs modules de chaîne de détection. La conception de la carte d'électronique, l'élaboration de l'architecture du démonstrateur et ses tests seront menés par le LPNHE. Le démonstrateur devrait être produit au cours de la deuxième année et testé au cours de la troisième année. Le montant du financement demandé est de 365700 euros. Cette somme comprend une demande de financement de personnel faite par le LPTA et des demandes matérielles par le CEA-IRFU et le LPNHE. Nous pensons que la construction et le test du démonstrateur sont des étapes essentielles de la conception du CTA.