CALET: a stopover at CERN before flying to space
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CALET is an electron telescope that will be flying to the ISS this year. Calibration tests are currently being completed on a replica of the instrument at CERN’s H8 beam line. The final payload will then be transported on board a Japanese transfer vehicle and docked on the JEM-EF platform to take data and explore the high-energy cosmos.
The CALET calorimeter is preparing for installation in the flight module that will bring it to its final destination on the ISS.
The CALorimetric Electron Telescope (CALET) is a detector designed by a Japanese-led international collaboration to identify cosmic electrons, nuclei and gamma-rays and to provide high-resolution measurements of their energy. Using two calorimetric instruments and a particle identification system, CALET will perform high-precision measurements of the electron energy spectrum from 1 GeV to 20 TeV. “By detecting electrons with an energy above 1 TeV, CALET might be able to identify the astronomical sources from which they originate,” explains Shoji Torii of Waseda University in Tokyo, Principal Investigator of CALET. “There are currently many candidates but there is no experimental confirmation yet.”
The energy spectrum of the high-energy electrons could also reveal signatures of dark matter. “According to several dark matter theoretical models, the shape of the spectrum could be linked to the nature of dark matter,” confirms Pier Simone Marrocchesi, co-Principal Investigator of the CALET collaboration and head of the Italian team involved in the experiment. “Thanks to CALET’s excellent energy resolution and ability to distinguish between hadrons and electrons, and between charged particles and gamma rays, we are confident that CALET will contribute to shed light on these outstanding questions.”
CALET builds on the important data coming from other space-based experiments, including Fermi, PAMELA, AMS, balloon instruments and ground-based Atmospheric Cherenkov Telescopes (ACT). Since its uniqueness resides in its ability to measure the energy of impinging cosmic particles, the energy calibration of the two calorimetric instruments is the key to the whole experiment. This is why calibration tests are being performed on a replica of CALET – basically, this is the same instrument except for some flight related control systems – installed at the H8 SPS beam line in the North Area at CERN's Prévessin site. “CERN offers us a unique opportunity to use high-energy beams of relativistic ions,” says Marrocchesi. “Even if the maximum beam energy during the current test at CERN is limited to 150 GeV/n for elements from deuterium to argon while once in space we want to detect higher-energy particles, these measurements will provide us with the necessary information on how our detector works.”
After the calibration tests, the focus will move to Japan where the Japanese Aero-Space Agency (JAXA) is finalising the preparation of the H-II transfer vehicle (HTV) that will fly CALET to the ISS. A robotic arm on the ISS will then position the instrument on the external platform of the Japanese module (KIBO). CALET is expected to take data for about five years.
Other (French)
CALET est un télescope électronique qui va rejoindre la Station spatiale internationale (ISS) cette année. Des essais d’étalonnage actuellement menés sur une réplique de l’instrument installée au CERN, sur la ligne de faisceau H8, sont en voie d’achèvement. La charge utile sera ensuite transportée à bord d’un véhicule de transfert japonais pour être arrimée à la plateforme JEM-EF, d'où elle recueillera des données et explorera les hautes énergies du cosmos.
Le télescope CALET (CALorimetric Electron Telescope) est un détecteur conçu par une collaboration internationale dirigée par le Japon pour traquer les électrons, les noyaux et les rayons gamma présents dans le cosmos et fournir des mesures haute résolution de leur énergie. Grâce à ses deux instruments calorimétriques et à son système d’identification des particules, CALET réalisera des mesures extrêmement précises du spectre d’énergies de l’électron, entre 1 GeV et 20 TeV. « Parce qu’il détecte les électrons d’une énergie supérieure à 1 TeV, CALET pourrait être en mesure de découvrir leurs origines astronomiques, explique Shoji Torii de la Waseda University à Tokyo, chef de recherche de la collaboration CALET. Nous disposons actuellement d’un nombre de candidats élevé, mais aucune confirmation expérimentale n’a pu encore être apportée. »
Le spectre d’énergies des électrons de haute énergie pourrait aussi révéler des signatures de la matière noire. « D’après plusieurs modèles théoriques sur la matière noire, la forme de ce spectre pourrait être liée à la nature de la matière noire, confirme Pier Simone Marrocchesi, co-chef de recherche de la collaboration CALET et chef de l'équipe italienne impliquée dans l'expérience. Grâce à son excellente résolution en énergie et à sa capacité de distinguer les électrons des hadrons et les rayons gammas des particules chargées, nous sommes certains que CALET va contribuer à faire la lumière sur ces questions qui restent en suspens. »
CALET s’appuie sur des données importantes obtenues par d’autres expériences menées dans l’espace, parmi lesquelles Fermi, PAMELA, AMS et des instruments embarqués sur des ballons, ainsi que des expériences basées sur Terre, comme des télescopes atmosphériques d’imagerie Tchérenkov. La particularité de CALET étant sa capacité à mesurer l'énergie des particules cosmiques détectées, l’étalonnage de l’énergie des deux instruments calorimétriques est crucial pour l'expérience. On comprend donc pourquoi des essais d’étalonnage sont réalisés sur une réplique (quasi identique à l’instrument original, hormis certains systèmes de commandes de vol), laquelle a été installée sur la ligne de faisceau H8 du SPS à Prévessin, dans la zone Nord du CERN. « Le CERN nous offre l'occasion unique d'utiliser des faisceaux de haute énergie d'ions relativistes, explique Pier Simone Marrochesi. Bien que l’énergie de faisceau maximale pendant les essais en cours au CERN soit limitée à 150 GeV/n pour des éléments allant du deutérium à l'argon, et que, une fois dans l'espace, nous voulons détecter des particules de plus haute énergie, les mesures effectuées au CERN vont nous donner des informations essentielles sur le comportement de notre détecteur. »
Après les essais d’étalonnage, tous les regards se tourneront vers le Japon, où l'Agence aérospatiale japonaise (JAXA) est en train de terminer la préparation du H-II Transfer Vehicle (HTV), le véhicule de transfert qui amènera CALET jusqu’à l’ISS. Un bras robotisé, sur l’ISS, positionnera alors l’instrument sur la plateforme extérieure du module japonais KIBO. CALET devrait recueillir des données pendant environ cinq ans.
Files
CALET-2_image.jpg
Additional details
Identifiers
- CDS
- 2001039
- CDS Report Number
- BUL-NA-2015-051
Related works
- Is published in
- Periodical issue: r6gca-c5f90 (CDS)
- Periodical issue: ggefz-sn478 (CDS)