量子色动力学（Quantum Chromodynamics,简称QCD）是描述夸克胶子强相互作用的基本理论,它有两个基本特性:夸克禁闭和渐近自由。夸克禁闭表明自然界中的夸克束缚在核子内,现实世界中不存在自由的夸克。渐近自由是指夸克之间通过胶子转移的动量越大,夸克之间的强相互作用越小,夸克表现的行为越接近自由粒子的行为。在极端相对论重离子对撞实验中,原子核乃至其中的核子被“撞碎”,巨大动能转化的热能集中在一个极小的几何空间。在这样极端高温高密的条件下,夸克之间的“色联系”较弱,可以传播到超出核子尺寸的范围,即核子中夸克的禁闭被解除。重离子中大量核子的夸克的禁闭被解除,经过短暂的强相互作用,在巨大能量沉积的地方就可能产生一种新的物质形态:夸克胶子等离子体（Quark-Gluon Plasma,简称QGP）。这种新物质形态的发现和性质的研究,将给人们对宇宙演化、星体的形成与性质、物质的微观结构与相互作用等许多方面的认识带来深远影响。因此,高能重离子碰撞QGP新物质形态的理论与实验研究是当前高能核物理前沿的一个重要研究领域。高能部分子（夸克或胶子）喷注是研究相对论核碰撞中形成夸克胶子等离子体的硬探针。喷注在穿过高温高密QGP的过程中会遭遇QGP介质多重散射诱发辐射胶子而损失能量,导致大横动量强子和喷注的产额会有明显的压低效应,这种效应称为喷注淬火现象。把喷注能量损失导致的相关物理现象作为硬探针信号,已经成为研究夸克胶子等离子体的形成和性质的重要手段和方法。在美国布鲁克海汶国家实验室（BNL）的相对论重离子对撞机（RHIC）和欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）上,开展了大量的极端相对论重离子对撞实验。这些实验中发现的喷注淬火现象为证实夸克胶子等离子体的形成提供了至关重要的证据。随着RHIC和LHC重离子碰撞实验的质心系能量逐步提高,实验数据的积累越来越丰富,理论和实验研究的进展将喷注淬火研究推进到一个定量研究的时代。其中喷注输运系数的定量提取被确定为喷注淬火研究的一个重要目标。另外,质子-铅核碰撞（p-Pb）产生的小系统是否形成了 QGP也深受关注。主要原因是人们在LHC上的p-Pb碰撞实验中观测到了椭圆流和三角流等谐流以及奇异粒子增强等现象,而且这些现象与铅核-铅核（Pb-Pb）大碰撞系统的实验结果非常相似。因此人们不得不去思考p-Pb碰撞是不是和Pb-Pb碰撞一样也产生了 QGP介质。事实上,氧-氧（O-O）和氩-氩（Ar-Ar）等轻核碰撞实验也已经在国际实验合作组的计划讨论中,它们搭起了 p-Pb碰撞小系统和Pb-Pb碰撞大系统之间的桥梁。本论文基于次领头阶（NLO）微扰量子色动力学（pQCD）部分子模型和喷注淬火理论模型,结合流体力学模型关于QGP时空演化的描述,开展了高能核碰撞不同系统大小的喷注淬火研究,给出了反映喷注淬火强度的喷注输运系数随系统大小和温度的依赖关系。本文首先研究了 RHIC/LHC重核-重核碰撞大系统中大横动量领头强子的核修正因子RAA和椭圆流参数v2。同时利用RAA和v2拟合实验数据,采用参数分析法提取喷注输运系数;根据核-核碰撞对撞能级和对心度的差异给出QGP系统热密性质的不同,并考虑系统演化过程中温度的变化,定量分析喷注输运系数随局域介质温度的依赖变化。因为喷注输运系数q正比于温度三次方的这种简单假设不能较好地同时解释RAA和v2的实验数据,所以我们在论文中分别假定了q/T3对温度有线性和高斯分布两种额外依赖关系。通过拟合RAA和v2实验数据的数值结果表明,q/T3对温度依赖的峰值在临界温度附近。与q/T3是常数的情形比较,这种额外的温度依赖将喷注能量损失率的最大值向临界温度附近推移,增强了喷注能量损失分布的各向异性,因此给出的末态大横动量强子的v2有10%的提升。考虑强子相的能量损失后,数值结果表明末态强子方位角的各向异性再次增强,RHIC能区的v2增大10%,LHC能区的v2增大5%,相对更好地符合实验数据。本文然后研究了 LHC能区铅-铅（Pb-Pb）和氙-氙（Xe-Xe）对心碰撞不同大小的系统中大横动量单强子和双强子的压低现象。结合QGP介质修正的碎裂函数,在NLO pQCD框架下通过重核-重核碰撞中末态大横动量单强子的压低因子RAA和双强子的压低因子IAA提取了喷注输运系数。我们的模型在RHIC和LHC能区下对单、双强子的压低给出了一致的描述。数值结果表明,由于大横动量单强子主要来自系统表层喷注的碎裂贡献,而双强子还有来自系统中央“punching through”双喷注的碎裂贡献,因此反映一次核-核碰撞事件中喷注淬火平均效果的单强子RAA小于双强子IAA,与实验结果一致。计算给出,RHIC能区金核-金核（Au-Au）对心碰撞系统中央初始温度T=378 MeV 时,q/T3=4.1-4.4;LHC 能区 Pb-Pb 的 2.76 TeV 对心碰撞 T=486 MeV 时,q/T3=2.6-3.3,与 JET Collaboration 结果一致。我们还研究了 LHC 能区 Pb-Pb 的 5.02 TeV对心碰撞和Xe-Xe的5.44 TeV对心碰撞单强子和双强子的核修正因子。本文其次研究了 LHC能区p-Pb碰撞小系统中的光子触发的强子产生。我们假定在5.02 TeV能量p-Pb碰撞中产生了小体积的QGP,采用当前广泛使用的superSONIC相对论流体力学模型描述QGP的时空演化,基于次领头阶微扰量子色动力学部分子模型,结合介质修正的碎裂函数考虑喷注淬火效应,研究了 5.02 TeV能量p-Pb碰撞中光子触发的强子谱压低。根据流体力学模拟的结果,5.02 TeV能量p-Pb对心碰撞产生的QGP的初始中心温度与200 GeV能量Au-Au对心碰撞产生的QGP的初始中心温度近似相同,因此我们在5.02 TeV能量p-Pb对心碰撞中采用与200 GeV能量Au-Au对心碰撞中提取的喷注输运系数q/T3近似相同的数值。在p-Pb碰撞不同对心度和触发光子不同横动量的条件下,我们检查了 5.02 TeV能量的p-Pb碰撞中光子触发的强子谱是否由于喷注淬火效应而压低,并仔细分析了初始核遮蔽的增强效应是否会掩盖喷注淬火的压低效应。5.02 TeV的p-Pb 0-10%对心碰撞的数值结果表明,当触发光子横动量在pT=12-40 GeV/c范围时,光子触发的强子谱会有5-15%的压低;当触发光子横动量增加,压低程度会变弱。作为比较我们也预言了 2.76 TeV和5.02 TeV的Pb-Pb碰撞大系统中的光子触发的强子压低因子。本文最后研究了质心系能量7 TeV的氧核-氧核（O-O）轻核碰撞小系统的喷注淬火现象。仍然假定7 TeV的O-O碰撞产生了 QGP物质。根据CLVisc（3+1）维流体力学模型对QGP演化的模拟,7 TeV的O-O对心碰撞初始中心温度与5.02 TeV的p-Pb对心碰撞初始中心温度的范围一致,因此我们采用了与p-Pb碰撞中相同的喷注输运系数范围计算了 7 TeV O-O碰撞中的单强子和光子触发的强子的核修正因子。小系统即使产生了 QGP,由于尺寸较小喷注淬火效应也会相对较弱,此时冷核效应不可忽略,所以我们首先研究了冷核效应对单强子和光子-强子产额的影响。数值结果表明,冷核效应对大横动量的单强子产额有约5%的提升;对光子触发强子在pT=12-40 GeV/c范围有约10-20%的提升;在pT=40-60 GeV/c范围内增强约为10%。但是考虑喷注淬火效应后,O-O对心碰撞中末态单强子产额在pT=20 GeV/c约有40-60%的压低;随着pT增加到100 GeV/c,压低减弱到0-5%;光子触发的强子在pT=12-40 GeV/c范围内有10-20%的压低。