当人类用高能重离子碰撞的手段在极小的区域产生极高的能量，就能将原本禁闭在核中的夸克和胶子解禁闭，从而形成新的物质形态-夸克胶子等离子(QGP)。但是在随后的演化过程中，很快它就不断的冷却，强子化为末态可以观测的强子。研究这样一个短暂存在的物质形态一直以来都是研究粒子物理和宇宙大爆炸初期信息的前沿。在高能重离子碰撞试验中，经过长时间的理论和实验积累，我们发展出来了若干能够揭示不同QGP性质的信号。其中一个就是在实验中观测到了“喷注淬火”效应，即初始硬散射过程中产生的部分子会在穿过QGP物质中损失能量的现象，从而得到了核-核碰撞末态与核子-核子碰撞末态的偏离。大横动量π0领头强子谱的压低这一表征“喷注淬火”效应的观测量被首先用于研究基础微扰QCD理论和演化的QGP物质与喷注相互作用的机制。随后，高能的整体喷注的观测得以实现，从而成为了另一类强有力的观测量，对它的测量不仅能更好的检验量子色动力学的理论预言，还可以研究更加精细的喷注和介质的相互作用机制。随着LHC的建立，实验组在探测技术和喷注重建技术也得以发展，喷注观测量从而得到实验和理论上越来越大的关注。继单整体喷注和双整体喷注的测量和研究后，近期实验组对光子(强子)标记整体喷注都进行了密集研究，这也成为了近期喷注物理的新热点。其中，光子标记整体喷注产生是光子伴随的高能部分子束的产生，在领头阶表现为光子和部分子喷注背对背的产生。由于光子作为电弱玻色子在穿过热密介质时不与介质发生相互作用，喷注穿过QGP能量损失前的动力学信息可以由背对光子反推，从而成为研究喷注淬火效应和通过喷注介质相互作用研究QGP性质的金钥匙。要注意的是，在本文中，我们研究的整体喷注，是指末态在同一个方向上出射的粒子束。对整体喷注的研究，能够在不同能级下对不同条件下产生的喷注层析喷注的内部结构和能量的分布。而实验中测量的光子实际上高横动量光子，需要对强子衰败产生的光子背景进行扣除，在技术上，实验组围绕着光子方向锥角内对伴随强子的能量做“隔离截断”来扣除背景。　　本文运用非常成熟的微扰QCD理论框架研究质子-质子中领头强子产生和光子标记整体喷注的产生。我们首先研究了最新实验测量的两个介子η和ρ0的产生，通过参数化他们在初始标度下的碎裂函数和解DGLAP演化方程获得在次领头阶下他们的碎裂函数，并以此计算他们在质子-质子中的产生截面，系统的验证微扰QCD的基础理论，并为研究不同强子的碎裂模式奠定了基础。同样，本文在微扰QCD的理论框架下研究了重离子碰撞下光子和光子标记喷注的次领头阶(NLO)产生。我们从强子-强子碰撞的次领头阶贡献出发，分别计算了可测量光子-prompt光子的两种贡献:直接光子和碎裂光子的贡献。并证明了“隔离截断”后的散射截面的因子化依然成立。并从理论和数值计算上讨论了“隔离截断”参数对两种贡献的影响。并以此作为核核碰撞的基准，考虑喷注算法分别研究了初态冷核效应对“隔离prompt光子”和“隔离prompt光子标记整体喷注”产额的影响和末态热核物质效应对“隔离prompt光子标记整体喷注”产额的影响。　　在本文中，我们详细的介绍了两个著名的解释部分子和介质相互作用机制的理论模型，GLV模型和多重散射模型的高扭度贡献。LV模型的基本原理和形式，指出GLV模型的基本研究方法是通过研究喷注和介质相互作用而辐射出胶子的能量谱来得到喷注的能量损失。在这个模型中，计算了非弹性能量损失，指出非弹性能量损失占能量损失的地位。在随后的解析研究中，得到了喷注穿过介质损失能量为介质厚度平方的正比关系。多重散射模型的高扭度方法，是运用微扰QCD的因子化定理，在真空中严格定义出射部分子到末态强子的次领头阶真空辐射得到的碎裂函数，首先在深度非弹性散射过程(DIS)中得到了对冷核修正的碎裂函数及其演化方程(DGLAP)，并且抽离出描述喷注信息中描绘介质时空信息的量-喷注输运参数，之后把这个理论体系推广到QGP情景下时，得到了推广的喷注输运参数。我们还简要介绍了要得到整体喷注所必需的喷注算法及其基本原理。　　在光子标记整体喷注的初态冷核物质效应的研究中，我们应用了EPS09次领头阶核中的部分子分布函数及其误差。我们系统报告了隔离prompt光子和隔离prompt光子标记整体喷注在RHIC和LHC能级下质子-核和核-核碰撞中，冷核修正因子对末态光子快度和横动量的依赖关系。发现隔离prompt光子和隔离prompt光子标记整体喷注的冷核物质效应并不大，中心快度区的产额在低横动量区有效增高，而在大横动量区能观测到明显压低。在向前快度区，隔离prompt光子和隔离prompt光子标记整体喷注的产生都有明显的压低。同时，我们也运用横能不平衡性来考察隔离prompt光子标记整体喷注的冷核物质效应，发现冷核物质效应并不太影响不平衡性的分布。　　最后，我们着重于研究高能重离子碰撞中热核效应对领头强子产生和光子标记整体喷注的产生的修正。在对核-核碰撞中领头强子的压低研究中，我们以之前的核子-核子碰撞中的领头强子产生为基础，运用多重散射模型对应的高扭度方法修正之前的得到的次领头阶下修正的碎裂函数，并研究在核核碰撞中的核修正因子，证明了喷注在穿过QGP后在真空中再碎裂成强子的介质修正机制，并给以此研究不同强子谱的核修正，给研究更多不同碎裂模式强子的核修正开启了机会之门。我们用GLV模型来描述末态夸克胶子等离子体对隔离prompt光子标记喷注产额的修正。我们考虑介质诱导的部分子劈裂带来的辐射能量损失和喷注与介质弹性散射撞带来的部分子能量耗散，同时我们用概率分布考虑了整体喷注所辐射的胶子会有一部分能量重新分布到喷注锥角内的情形。发现末态介质和喷注间的相互作用使得动量不平衡性的分布压低和变宽并且使得末态喷注产额向小横动量区域偏移。我们展示了高能重离子碰撞中隔离prompt光子标记整体喷注的压低因子对于隔离光子和标记喷注横动量的三维分布，并第一次直接比较研究RHIC和LHC下光子-喷注产生中压低因子的分布，并发现由于RHIC和LHC对心碰撞质心能量的不同所观测到的一些有趣的现象。在我们的研究中，在LHC能区铅铅碰撞中动量非平衡分布的理论结果完美的预言了CMS实验数据，并且给出了对RHIC能区金金碰撞中动量非平衡分布的理论预言。这个结果被QuarkMatter2012作为了实验重大进展放在实验总结Highlight里。本文在最后还探讨了今年最新的喷注观测量强子标记喷注最新的实验研究进展，并在介绍了目前研究进展后给出pQCD下初步的定性的分析结果。