1. The Giant Radio Array for Neutrino Detection (GRAND): Science and design
- Author
-
GRAND Collaboration, Alvarez-Muniz, Jaime, Batista, Rafael Alves, V., Aswathi Balagopal, Bolmont, Julien, Bustamante, Mauricio, Carvalho, Washington R., Charrier, Didier, Cognard, Ismael, Decoene, Valentin, Denton, Peter B., De Jong, Sijbrand J., De Vries, Krijn D., Engel, Ralph, Fang, Ke, Finley, Chad, Gabici, Stefano, Gou, QuanBu, Gu, Junhua, Guépin, Claire, Hu, Hongbo, Huang, Yan, Kotera, Kumiko, Coz, Sandra Le, Lenain, Jean-Philippe, Lu, Guo-Liang, Martineau-Huynh, Olivier, Mostafá, Miguel, Mottez, Fabrice, Murase, Kohta, Niess, Valentin, Oikonomou, Foteini, Pierog, Tanguy, Qian, Xiangli, Qin, Bo, Ran, Duan, Renault-Tinacci, Nicolas, Roth, Markus, Schröder, Frank G., Schüssler, Fabian, Tasse, Cyril, Timmermans, Charles, Tueros, Matias, Wu, Xiangping, Zarka, Philippe, Zech, Andreas, Zhang, B. Theodore, Zhang, Jianli, Zhang, Yi, Zheng, Qian, Zilles, Anne, Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE (UMR_7585)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées (SUBATECH), Université de Nantes - Faculté des Sciences et des Techniques, Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace (LPC2E), Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Unité Scientifique de la Station de Nançay (USN), Université d'Orléans (UO)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'Astrophysique de Paris (IAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Laboratoire Univers et Théories (LUTH (UMR_8102)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique de Clermont (LPC), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Clermont Auvergne (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Galaxies, Etoiles, Physique, Instrumentation (GEPI), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA (UMR_8109)), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Saarland University [Saarbrücken], Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-16-CE31-0001,APACHE,Astroparticules et pulsars : connexions de basse à ultra-haute énergies(2016), Physics, and Elementary Particle Physics
- Subjects
HIGH-ENERGY NEUTRINOS ,cosmic radiatio ,General Physics and Astronomy ,01 natural sciences ,High Energy Physics - Experiment ,High Energy Physics - Experiment (hep-ex) ,High Energy Physics - Phenomenology (hep-ph) ,Observatory ,modular ,010303 astronomy & astrophysics ,High Energy Astrophysical Phenomena (astro-ph.HE) ,Physics ,COSMIC cancer database ,[SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,Gamma ray ,Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics ,COSMIC-RAYS ,neutrino: UHE ,BURST ,observatory ,High Energy Physics - Phenomenology ,galactic and extragalactic ,Neutrino detector ,radio wave: det ,Neutrino ,Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena ,radio telescopes ,performance ,air ,[PHYS.ASTR.EP]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Earth and Planetary Astrophysics [astro-ph.EP] ,PAIR PRODUCTION ,Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena ,FOS: Physical sciences ,Cosmic ray ,galactic and extragalactic [cosmic rays] ,EXTENSIVE AIR-SHOWERS ,LIMIT ,0103 physical sciences ,High Energy Physics ,sources [radiowave radiation] ,010306 general physics ,SPECTRUM ,neutrinos in astronomical observations ,Astronomy ,sensitivity ,Construction plan ,showers: atmosp ,SIMULATIONS ,PULSES ,cosmic rays in astronomical observations ,gamma ray ,EMISSION - Abstract
The Giant Radio Array for Neutrino Detection (GRAND) is a planned large-scale observatory of ultra-high-energy (UHE) cosmic particles, with energies exceeding 10^8 GeV. Its goal is to solve the long-standing mystery of the origin of UHE cosmic rays. To do this, GRAND will detect an unprecedented number of UHE cosmic rays and search for the undiscovered UHE neutrinos and gamma rays associated to them with unmatched sensitivity. GRAND will use large arrays of antennas to detect the radio emission coming from extensive air showers initiated by UHE particles in the atmosphere. Its design is modular: 20 separate, independent sub-arrays, each of 10 000 radio antennas deployed over 10 000 km^2. A staged construction plan will validate key detection techniques while achieving important science goals early. Here we present the science goals, detection strategy, preliminary design, performance goals, and construction plans for GRAND., 45 pages, 34 figures. Matches published version
- Published
- 2020
- Full Text
- View/download PDF