宇宙射线起源于外太空，能够为我们提供关于宇宙中最具能量粒子的起源、加速机制和传播过程的关键线索。当一个初级宇宙射线进入大气层时，它会与空气中的原子核相互作用，通过强子级联和电磁级联产生大量次级粒子。这一过程被称为广泛空气簇射（EAS），EAS中的次级粒子主要由带电粒子（如电子、正电子和μ子）以及中性粒子（如光子和中子）组成[1]。这些EAS粒子形成一个以接近光速运动的簇射盘朝向地球。基于地面的实验通过检测次级粒子的到达时间、位置和强度来重建初级宇宙射线的能量和方向。
在EAS中，通常利用次级粒子到达的时间来确定簇射轴的方向[2]。这些粒子的不同速度以及它们穿过大气的轨迹长度决定了簇射盘的厚度，从而导致它们在观测表面的到达时间不同。此外，从簇射轴距离的时间延迟变化可以显示簇射前沿的曲率。Mikocki等人[3]和Hillas等人[4]通过模拟EAS中次级粒子的时间结构来研究簇射的到达方向。时间分布也在研究EAS在大气中的演化、初级粒子的能量和组成方面起着重要作用。例如，Blake等人[5]、Kakimoto等人[6]和Locci等人[2]利用高速记录系统研究了次级μ子的到达时间分布，以阐明EAS在大气中的发展过程。Rastegarzadeh等人[7]使用CORSIKA进行蒙特卡洛模拟，通过EAS中次级带电粒子的到达时间分布来识别初级宇宙射线的质量和能量。
尽管实验和模拟研究取得了很大进展，但雷暴电场对EAS粒子时间结构的影响仍被大大忽视了。雷暴是一种强烈的对流天气现象。雷云中的电场强度可达到1000 V/cm，有时甚至超过2000 V/cm[8][9][10]。在考虑电场对EAS中带电次级粒子的影响时，不能忽视如此强的电场。由于AEF的加速/减速和偏转作用，EAS粒子的强度、能量和时空分布可能会发生变化。AEF在宇宙射线空气簇射穿过大气时的发展和特性形成中起着关键作用。对于基于地面的实验，宇宙射线的测量和可追溯性肯定会受到影响。
雷暴电场与EAS粒子变化之间的关系已成为高能大气物理学中的一个热点话题。几十年来，多个高海拔实验，如Baksan Carpet阵列[11]、EAS-TOP[12]、ASEC[13,14]、ARGO-YBJ[15]以及位于富士山[16]和 Norikura山[17,18]的探测器，分析了宇宙射线变化与雷暴电场之间的相关性。长期实验观测发现，在雷暴期间地面宇宙射线的强度会增加[19][20][21]，也有少数实验发现次级粒子强度会减少[11,23,24]。此外，科学家们还发现，在雷暴电场中，次级粒子的能量分布与晴朗天气下的分布不同[25][26][27]。Chen等人[28]和Axikegu等人[29]分析了AEF对次级粒子的影响，发现雷暴期间EAS粒子的横向分布会变宽。
在雷暴期间，次级粒子在大气中的路径变化将不可避免地影响它们到达检测平面的时间。EAS粒子的时间分布是重建原始信息（如初级宇宙射线的组成、能量和方向）的关键参数[30]。目前，关于雷暴期间时间信息变化的研究还很有限。本文模拟了雷暴电场对LHAASO站点EAS粒子时间分布的影响。
大型高海拔空气簇射观测站（LHAASO）位于中国四川省道城县的海子山（海拔约4410米）。高海拔地区频繁的雷暴天气有利于研究AEF对EAS中次级粒子的影响。LHAASO实验由三个子阵列组成：一个千米见方的阵列（KM2A）、一个水切伦科夫探测器阵列（WCDA）和一个宽视场切伦科夫/荧光望远镜阵列（WFCTA）。作为LHAASO的最大组成部分，KM2A包含5216个电磁粒子探测器（EDs）和1188个μ子探测器（MDs）[31]。其中，每个ED（面积为1平方米）主要检测EAS中的正电子、电子和光子。KM2A阵列的触发模式是在400纳秒的时间窗口内触发20个ED[32]。由此可见，EAS粒子的时间分布对于KM2A实验的触发配置至关重要。
为了研究LHAASO观测站EAS粒子的时间变化，并理解基于地面的宇宙射线实验在雷暴期间检测到的数据变化，我们使用CORSIKA进行了蒙特卡洛模拟。模拟参数在第二节中描述，模拟结果在第三节中展示，第四节讨论了时间变化的物理机制。由于到达时间分布的变化，第四节还讨论了基于地面实验检测到的粒子强度的变化。文章最后给出了简要总结。
