Monte Carlo studies for the optimisation of the Cherenkov Telescope Array layout

Acharyya, A.; Agudo, I.; Angüner, E. O.; Alfaro, R.; Alfaro Santafè, Josè Javier; Alispach, C.; Aloisio, Roberto Giovanni; Alves Batista, R.; Amans, J. -P.; Amati, Lorenzo; Amato, E.; Ambrosi, G.; Antonelli, L. A.; Aramo, C.; Armstrong, T.; Arqueros, F.; Arrabito, L.; Asano, K.; Ashkar, H.; Balazs, C.; Balbo, M.; Balmaverde, B.; Barai, P.; Barbano, Alessandro; Barkov, M.; Barres de Almeida, U.; Barrio, J. A.; Bastieri, D.; Becerra González, J.; Becker Tjus, J.; Bellizzi, L.; Benbow, W.; Bernardini, E.; Bernardos, M. I.; Bernlöhr, K.; Berti, A.; Berton, M.; Bertucci, B.; Beshley, V.; Biasuzzi, B.; Bigongiari, C.; Bird, R.; Bissaldi, E.; Biteau, J.; Blanch, O.; Blazek, J.; Boisson, C.; Bonanno, G.; Bonardi, A.; Bonavolontá, C.; Bonnoli, G.; Bordas, P.; Böttcher, M.; Bregeon, J.; Brill, A.; Brown, A. M.; Brügge, K.; Brun, P.; Bruno, P.; Bulgarelli, A.; Bulik, T.; Burton, M.; Burtovoi, A.; Busetto, G.; Cameron, R.; Canestrari, R.; Capalbi, M.; Caproni, A.; Capuzzo-Dolcetta, R.; Caraveo, P.; Caroff, S.; Carosi, R.; Casanova, S.; Cascone, E.; Cassol, F.; Catalani, F.; Catalano, O.; Cauz, D.; Cerruti, M.; Chaty, S.; Chen, A.; Chernyakova, M.; Chiaro, G.; Cieślar, M.; Colak, S. M.; Conforti, V.; Congiu, ELENA SOFIA; Contreras, J. L.; Cortina, J.; Costa, A.; Costantini, H.; Cotter, G.; Cristofari, P.; Cumani, P.; Cusumano, Giovanna; D’Aí, A.; D’Ammando, F.; Dangeon, L.; Da Vela, P.; Dazzi, F.; De Angelis, A.; De Caprio, V.; de Cássia dos Anjos, R.; De Frondat, F.; de Gouveia Dal Pino, E. M.; De Lotto, B.; De Martino, D.; de Naurois, M.; de Oña Wilhelmi, E.; de Palma, F.; DE SOUZA FILHO, LUIZ VITOR; Del Santo, M.; Delgado, C.; della Volpe, D.; DI GIROLAMO, Tristano; Di Pierro, F.; Di Venere, L.; Cardoso Diaz, Andrea Carolina; Diebold, S.; Djannati-Ataï, A.; Dmytriiev, A.; Dominis Prester, D.; Donini, Andrea; Dorner, D.; Doro, M.; Dournaux, J. -L.; Ebr, J.; Ekoume, T. R. N.; Elsässer, D.; Emery, G.; Falceta-Goncalves, D.; Fedorova, E.; Fegan, S.; Feng, Q.; Ferrand, G.; Fiandrini, E.; Fiasson, A.; Filipovic, M.; Fioretti, V.; Fiori, M.; Flis, S.; Fonseca, M. V.; Fontaine, G.; Freixas Coromina, L.; Fukami, S.; Fukui, Y.; Funk, S.; Füßling, M.; Gaggero, D.; Galanti, G.; Garcia López, R. J.; Garczarczyk, M.; Gascon, D.; Gasparetto, T.; Gaug, M.; Ghalumyan, A.; Gianotti, F.; Giavitto, G.; Giglietto, N.; Giordano, F.; Giroletti, M.; Gironnet, J.; Glicenstein, J. -F.; Gnatyk, R.; Goldoni, P.; González, J. M.; González, M. M.; Gourgouliatos, K. N.; Grabarczyk, T.; Granot, J.; Green, D.; Greenshaw, T.; Grondin, M. -H.; Gueta, O.; Hadasch, D.; Hassan, T.; Hayashida, M.; Heller, M.; Hervet, O.; Hinton, J.; Hiroshima, N.; Hnatyk, B.; Hofmann, W.; Horvath, P.; Hrabovsky, M.; Hrupec, D.; Humensky, T. B.; Hütten, M.; Inada, T.; Iocco, F.; Ionica, ANGELA MONICA; Iori, M.; Iwamura, Y.; Jamrozy, M.; Janecek, P.; Jankowsky, D.; Jean, P.; Jouvin, L.; Jurysek, J.; Kaaret, P.; Kadowaki, L. H. S.; Karkar, S.; Kerszberg, D.; Khélifi, B.; Kieda, D.; Kimeswenger, S.; Kluźniak, W.; Knapp, J.; Knödlseder, J.; Kobayashi, Y.; Koch, B.; Kocot, J.; Komin, N.; Kong, A.; Kowal, G.; Krause, M.; Kubo, Hideo; Kushida, J.; Kushwaha, P.; La Parola, V.; La Rosa, G.; Lallena Arquillo, M.; Lang, R. G.; Lapington, J.; Le Blanc, O.; Lefaucheur, J.; Leigui de Oliveira, M. A.; Lemoine-Goumard, M.; Lenain, J. -P.; Leto, G.; Lico, R.; Lindfors, E.; Lohse, T.; Lombardi, S.; Longo, F.; Lopez, A.; López, M.; Lopez-Oramas, A.; López-Coto, R.; Loporchio, S.; Luque-Escamilla, P. L.; Lyard, E.; Maccarone, M. C.; Mach, E.; Maggio, C.; Majumdar, P.; Malaguti, G.; Mallamaci, M.; Mandat, D.; Maneva, G.; Manganaro, M.; Mangano, S.; Marculewicz, M.; Mariotti, M.; TIRADO MARTI, Jose Ignacio; Martínez, M.; Martinez, Giulia; Martínez-Huerta, H.; Masuda, S.; Maxted, N.; Mazin, D.; Meunier, J. -L.; Meyer Canillas, Ricardo Manuel; Micanovic, S.; Millul, R.; Minaya, I. A.; Mitchell, A.; Mizuno, T.; Moderski, R.; Mohrmann, L.; Montaruli, T.; Moralejo, A.; Morcuende, D.; Morlino, Giuseppe; Morselli, Alessandro; Moulin, E.; Mukherjee, R.; Munar, P.; Mundell, C.; Murach, T.; Nagai, A.; Nagayoshi, T.; Naito, T.; Nakamori, T.; Nemmen, R.; Niemiec, J.; Nieto, D.; Nievas Rosillo, M.; Nikołajuk, M.; Ninci, D.; Nishijima, K.; Noda, K.; Nosek, D.; Nöthe, M.; Nozaki, S.; Ohishi, M.; Ohtani, Y.; Okumura, A.; Ong, R. A.; Orienti, M.; Orito, R.; Ostrowski, M.; Otte, N.; Ou, Z.; Oya, I.; Pagliaro, Alessandro; Palatiello, M.; Palatka, M.; Paoletti, R.; Paredes, J. M.; Pareschi, Giuseppe; Parmiggiani, N.; Parsons, R. D.; Patricelli, B.; Pe’Er, A.; Pech, M.; Peñil Del Campo, P.; Pérez-Romero, J.; Perri, M.; Persic, M.; Petrucci, P. -O.; Petruk, O.; Pfrang, K.; Piel, Q.; Pietropaolo, E.; Pohl, Martin; Polo, M.; Poutanen, J.; Prandini, E.; Produit, N.; Prokoph, H.; Prouza, M.; Przybilski, H.; Pühlhofer, G.; Punch, M.; Queiroz, F.; Quirrenbach, A.; Rainò, S.; Rando, R.; Razzaque, S.; Reimer, O.; Renault-Tinacci, N.; Renier, Y.; Ribeiro, D.; Ribó, M.; Rico, J.; Rieger, F.; Rizi, V.; Rodriguez Fernandez, G.; Rodriguez-Ramirez, J. C.; Rodrí-guez Vázquez, J. J.; Romano, P.; Romeo, G.; Roncadelli, M.; Rosado, J.; Rowell, G.; Rudak, B.; Rugliancich, A.; Rulten, C.; Sadeh, I.; Saha, L.; Saito, T.; Sakurai, S.; Salesa Greus, F.; Sangiorgi, P.; Sano, H.; Santander, M.; Santangelo, A.; Santos-Lima, R.; Sanuy, A.; Satalecka, K.; Saturni, F. G.; Sawangwit, U.; Schlenstedt, S.; Schovanek, P.; Schussler, F.; Schwanke, U.; Sciacca, E.; Scuderi, Simone; Sedlaczek, K.; Seglar-Arroyo, M.; Sergijenko, O.; Seweryn, K.; Shalchi, A.; Shellard, R. C.; Siejkowski, H.; Sillanpää, A.; Sinha, A.; Sironi, G.; Sliusar, V.; Slowikowska, A.; Sol, H.; Specovius, A.; Spencer, S.; Spengler, G.; Stamerra, A.; Stanič, S.; Stawarz, Ł.; Stefanik, S.; Stolarczyk, T.; Straumann, U.; Suomijarvi, T.; Świerk, P.; Szepieniec, T.; Tagliaferri, G.; Tajima, H.; Tam, T.; Tavecchio, F.; Taylor, L.; Tejedor, L. A.; Temnikov, P.; Terzic, T.; Testa, V.; Tibaldo, L.; Todero Peixoto, C. J.; Tokanai, F.; Tomankova, L.; Tonev, D.; Torres, D. F.; Tosti, Giulia; Tosti, Laura; Tothill, N.; Toussenel, F.; Tovmassian, G.; Travnicek, P.; Trichard, C.; Umana, GIUSEPPE EMMANUELE; Vagelli, V.; Valentino, M.; Vallage, B.; Vallania, P.; Valore, L.; Vandenbroucke, J.; Varner, G. S.; Vasileiadis, G.; Vassiliev, V.; Vázquez Acosta, M.; Vecchi, M.; Vercellone, S.; Vergani, S.; Vettolani, G. P.; Viana, A.; Vigorito, C. F.; Vink, Josina; Vitale, V.; Voelk, H.; Vollhardt, A.; Vorobiov, S.; Wagner, S. J.; Walter, R.; Werner, F.; White, R.; Wierzcholska, A.; Will, M.; Williams, D. A.; Wischnewski, R.; Yang, Li; Yoshida, T.; Yoshikoshi, T.; Zacharias, M.; Zampieri, Laura; Zavrtanik, M.; Zavrtanik, D.; Zdziarski, A. A.; Zech, A.; Zechlin, H.; Zenin, A.; Zhdanov, V. I.; Zimmer, S.; Zorn, J.

doi:10.1016/j.astropartphys.2019.04.001

The Cherenkov Telescope Array (CTA) is the major next-generation observatory for ground-based very-high-energy gamma-ray astronomy. It will improve the sensitivity of current ground-based instruments by a factor of five to twenty, depending on the energy, greatly improving both their angular and energy resolutions over four decades in energy (from 20 GeV to 300 TeV). This achievement will be possible by using tens of imaging Cherenkov telescopes of three successive sizes. They will be arranged into two arrays, one per hemisphere, located on the La Palma island (Spain) and in Paranal (Chile). We present here the optimised and final telescope arrays for both CTA sites, as well as their foreseen performance, resulting from the analysis of three different large-scale Monte Carlo productions.

Monte Carlo studies for the optimisation of the Cherenkov Telescope Array layout / Acharyya, A.; Agudo, I.; Angüner, E. O.; Alfaro, R.; Alfaro Santafè, Josè Javier; Alispach, C.; Aloisio, Roberto Giovanni; Alves Batista, R.; Amans, J. -P.; Amati, Lorenzo; Amato, E.; Ambrosi, G.; Antonelli, L. A.; Aramo, C.; Armstrong, T.; Arqueros, F.; Arrabito, L.; Asano, K.; Ashkar, H.; Balazs, C.; Balbo, M.; Balmaverde, B.; Barai, P.; Barbano, Alessandro; Barkov, M.; Barres de Almeida, U.; Barrio, J. A.; Bastieri, D.; Becerra González, J.; Becker Tjus, J.; Bellizzi, L.; Benbow, W.; Bernardini, E.; Bernardos, M. I.; Bernlöhr, K.; Berti, A.; Berton, M.; Bertucci, B.; Beshley, V.; Biasuzzi, B.; Bigongiari, C.; Bird, R.; Bissaldi, E.; Biteau, J.; Blanch, O.; Blazek, J.; Boisson, C.; Bonanno, G.; Bonardi, A.; Bonavolontá, C.; Bonnoli, G.; Bordas, P.; Böttcher, M.; Bregeon, J.; Brill, A.; Brown, A. M.; Brügge, K.; Brun, P.; Bruno, P.; Bulgarelli, A.; Bulik, T.; Burton, M.; Burtovoi, A.; Busetto, G.; Cameron, R.; Canestrari, R.; Capalbi, M.; Caproni, A.; Capuzzo-Dolcetta, R.; Caraveo, P.; Caroff, S.; Carosi, R.; Casanova, S.; Cascone, E.; Cassol, F.; Catalani, F.; Catalano, O.; Cauz, D.; Cerruti, M.; Chaty, S.; Chen, A.; Chernyakova, M.; Chiaro, G.; Cieślar, M.; Colak, S. M.; Conforti, V.; Congiu, ELENA SOFIA; Contreras, J. L.; Cortina, J.; Costa, A.; Costantini, H.; Cotter, G.; Cristofari, P.; Cumani, P.; Cusumano, Giovanna; D’Aí, A.; D’Ammando, F.; Dangeon, L.; Da Vela, P.; Dazzi, F.; De Angelis, A.; De Caprio, V.; de Cássia dos Anjos, R.; De Frondat, F.; de Gouveia Dal Pino, E. M.; De Lotto, B.; De Martino, D.; de Naurois, M.; de Oña Wilhelmi, E.; de Palma, F.; DE SOUZA FILHO, LUIZ VITOR; Del Santo, M.; Delgado, C.; della Volpe, D.; DI GIROLAMO, Tristano; Di Pierro, F.; Di Venere, L.; Cardoso Diaz, Andrea Carolina; Diebold, S.; Djannati-Ataï, A.; Dmytriiev, A.; Dominis Prester, D.; Donini, Andrea; Dorner, D.; Doro, M.; Dournaux, J. -L.; Ebr, J.; Ekoume, T. R. N.; Elsässer, D.; Emery, G.; Falceta-Goncalves, D.; Fedorova, E.; Fegan, S.; Feng, Q.; Ferrand, G.; Fiandrini, E.; Fiasson, A.; Filipovic, M.; Fioretti, V.; Fiori, M.; Flis, S.; Fonseca, M. V.; Fontaine, G.; Freixas Coromina, L.; Fukami, S.; Fukui, Y.; Funk, S.; Füßling, M.; Gaggero, D.; Galanti, G.; Garcia López, R. J.; Garczarczyk, M.; Gascon, D.; Gasparetto, T.; Gaug, M.; Ghalumyan, A.; Gianotti, F.; Giavitto, G.; Giglietto, N.; Giordano, F.; Giroletti, M.; Gironnet, J.; Glicenstein, J. -F.; Gnatyk, R.; Goldoni, P.; González, J. M.; González, M. M.; Gourgouliatos, K. N.; Grabarczyk, T.; Granot, J.; Green, D.; Greenshaw, T.; Grondin, M. -H.; Gueta, O.; Hadasch, D.; Hassan, T.; Hayashida, M.; Heller, M.; Hervet, O.; Hinton, J.; Hiroshima, N.; Hnatyk, B.; Hofmann, W.; Horvath, P.; Hrabovsky, M.; Hrupec, D.; Humensky, T. B.; Hütten, M.; Inada, T.; Iocco, F.; Ionica, ANGELA MONICA; Iori, M.; Iwamura, Y.; Jamrozy, M.; Janecek, P.; Jankowsky, D.; Jean, P.; Jouvin, L.; Jurysek, J.; Kaaret, P.; Kadowaki, L. H. S.; Karkar, S.; Kerszberg, D.; Khélifi, B.; Kieda, D.; Kimeswenger, S.; Kluźniak, W.; Knapp, J.; Knödlseder, J.; Kobayashi, Y.; Koch, B.; Kocot, J.; Komin, N.; Kong, A.; Kowal, G.; Krause, M.; Kubo, Hideo; Kushida, J.; Kushwaha, P.; La Parola, V.; La Rosa, G.; Lallena Arquillo, M.; Lang, R. G.; Lapington, J.; Le Blanc, O.; Lefaucheur, J.; Leigui de Oliveira, M. A.; Lemoine-Goumard, M.; Lenain, J. -P.; Leto, G.; Lico, R.; Lindfors, E.; Lohse, T.; Lombardi, S.; Longo, F.; Lopez, A.; López, M.; Lopez-Oramas, A.; López-Coto, R.; Loporchio, S.; Luque-Escamilla, P. L.; Lyard, E.; Maccarone, M. C.; Mach, E.; Maggio, C.; Majumdar, P.; Malaguti, G.; Mallamaci, M.; Mandat, D.; Maneva, G.; Manganaro, M.; Mangano, S.; Marculewicz, M.; Mariotti, M.; TIRADO MARTI, Jose Ignacio; Martínez, M.; Martinez, Giulia; Martínez-Huerta, H.; Masuda, S.; Maxted, N.; Mazin, D.; Meunier, J. -L.; Meyer Canillas, Ricardo Manuel; Micanovic, S.; Millul, R.; Minaya, I. A.; Mitchell, A.; Mizuno, T.; Moderski, R.; Mohrmann, L.; Montaruli, T.; Moralejo, A.; Morcuende, D.; Morlino, Giuseppe; Morselli, Alessandro; Moulin, E.; Mukherjee, R.; Munar, P.; Mundell, C.; Murach, T.; Nagai, A.; Nagayoshi, T.; Naito, T.; Nakamori, T.; Nemmen, R.; Niemiec, J.; Nieto, D.; Nievas Rosillo, M.; Nikołajuk, M.; Ninci, D.; Nishijima, K.; Noda, K.; Nosek, D.; Nöthe, M.; Nozaki, S.; Ohishi, M.; Ohtani, Y.; Okumura, A.; Ong, R. A.; Orienti, M.; Orito, R.; Ostrowski, M.; Otte, N.; Ou, Z.; Oya, I.; Pagliaro, Alessandro; Palatiello, M.; Palatka, M.; Paoletti, R.; Paredes, J. M.; Pareschi, Giuseppe; Parmiggiani, N.; Parsons, R. D.; Patricelli, B.; Pe’Er, A.; Pech, M.; Peñil Del Campo, P.; Pérez-Romero, J.; Perri, M.; Persic, M.; Petrucci, P. -O.; Petruk, O.; Pfrang, K.; Piel, Q.; Pietropaolo, E.; Pohl, Martin; Polo, M.; Poutanen, J.; Prandini, E.; Produit, N.; Prokoph, H.; Prouza, M.; Przybilski, H.; Pühlhofer, G.; Punch, M.; Queiroz, F.; Quirrenbach, A.; Rainò, S.; Rando, R.; Razzaque, S.; Reimer, O.; Renault-Tinacci, N.; Renier, Y.; Ribeiro, D.; Ribó, M.; Rico, J.; Rieger, F.; Rizi, V.; Rodriguez Fernandez, G.; Rodriguez-Ramirez, J. C.; Rodrí-guez Vázquez, J. J.; Romano, P.; Romeo, G.; Roncadelli, M.; Rosado, J.; Rowell, G.; Rudak, B.; Rugliancich, A.; Rulten, C.; Sadeh, I.; Saha, L.; Saito, T.; Sakurai, S.; Salesa Greus, F.; Sangiorgi, P.; Sano, H.; Santander, M.; Santangelo, A.; Santos-Lima, R.; Sanuy, A.; Satalecka, K.; Saturni, F. G.; Sawangwit, U.; Schlenstedt, S.; Schovanek, P.; Schussler, F.; Schwanke, U.; Sciacca, E.; Scuderi, Simone; Sedlaczek, K.; Seglar-Arroyo, M.; Sergijenko, O.; Seweryn, K.; Shalchi, A.; Shellard, R. C.; Siejkowski, H.; Sillanpää, A.; Sinha, A.; Sironi, G.; Sliusar, V.; Slowikowska, A.; Sol, H.; Specovius, A.; Spencer, S.; Spengler, G.; Stamerra, A.; Stanič, S.; Stawarz, Ł.; Stefanik, S.; Stolarczyk, T.; Straumann, U.; Suomijarvi, T.; Świerk, P.; Szepieniec, T.; Tagliaferri, G.; Tajima, H.; Tam, T.; Tavecchio, F.; Taylor, L.; Tejedor, L. A.; Temnikov, P.; Terzic, T.; Testa, V.; Tibaldo, L.; Todero Peixoto, C. J.; Tokanai, F.; Tomankova, L.; Tonev, D.; Torres, D. F.; Tosti, Giulia; Tosti, Laura; Tothill, N.; Toussenel, F.; Tovmassian, G.; Travnicek, P.; Trichard, C.; Umana, GIUSEPPE EMMANUELE; Vagelli, V.; Valentino, M.; Vallage, B.; Vallania, P.; Valore, L.; Vandenbroucke, J.; Varner, G. S.; Vasileiadis, G.; Vassiliev, V.; Vázquez Acosta, M.; Vecchi, M.; Vercellone, S.; Vergani, S.; Vettolani, G. P.; Viana, A.; Vigorito, C. F.; Vink, Josina; Vitale, V.; Voelk, H.; Vollhardt, A.; Vorobiov, S.; Wagner, S. J.; Walter, R.; Werner, F.; White, R.; Wierzcholska, A.; Will, M.; Williams, D. A.; Wischnewski, R.; Yang, Li; Yoshida, T.; Yoshikoshi, T.; Zacharias, M.; Zampieri, Laura; Zavrtanik, M.; Zavrtanik, D.; Zdziarski, A. A.; Zech, A.; Zechlin, H.; Zenin, A.; Zhdanov, V. I.; Zimmer, S.; Zorn, J.. - In: ASTROPARTICLE PHYSICS. - ISSN 0927-6505. - 111:(2019), pp. 35-53. [10.1016/j.astropartphys.2019.04.001]