反物质的产生及其特性研究一直是现代物理学的重要研究课题之一。早在1928年英国物理学家狄拉克提出了存在反物质的理论假设,1932年首先在宇宙射线中发现了正电子。按照宇宙学的大爆炸理论,在最初的宇宙中正反粒子应当等量,但是在我们现在所处的宇宙空间中,充满了普通物质,而反物质却不知道在哪里?正反物质的不对称性一直是物理学领域的未解之谜。长期以来,科学家们利用探测器和加速器,希望能发现和制造出反物质。直到本世纪,在美国的RHIC实验室和欧洲核子研究中心CERN的大型强子对撞机上成功产生了反氦原子核和反超氚原子核。高能碰撞实验可以创造类似于宇宙大爆炸后的微秒时间内的宇宙环境,期间能产生丰富的原子核和反原子核,这为我们研究反原子核和反超核提供一个有效的途径。有关反物质研究的进展对我们认识物质结构有着重要的启示。深入研究反物质,也是解开宇宙起源之谜的重要环节。因此,对反物质的研究有重要的理论意义。高能碰撞实验提供了独特的可能性来研究处于极端环境下的原子核物质,特别是解禁相——夸克-胶子等离子体（QGP）,被格点量子色动力学所预言。但是,由于加速器实验产生反物质的效率低、造价也非常昂贵。用模型模拟研究就成为反物质研究的重要的方法和手段。目前,一些描述高能强子-强子碰撞的模型包括事件发生器PYTHIA,EPOS和PHOJET,以及结合微扰量子色动力学（pQCD）计算描述硬过程以及现象学模型描述软过程组成。本论文引入部分子-强子级联模型——PACIAE和PYTHIA模型模拟不同质心能量的质子-质子碰撞事件,得到多粒子末态;接着运用动力学约束的相空间组合模型（DCPC）组合产生轻（反）原子核和（反）超核,以此来研究高能质子-质子碰撞中轻反原子核和超核的产生及其特性。本文首先介绍了反核物质产生的理论与实验,包括标准模型、量子色动力学（QCD）、夸克胶子等离子体（QGP）、QCD相变等粒子物理与核物理的基本理论,以及重离子碰撞物理。第二章介绍了反物质理论的提出和实验中反物质的发现。1928年,英国物理学家狄拉克（P.A.M.Dirac）在解释狄拉克方程负能解的问题时正式引出正电子概念,预言了正负电子对的湮灭和产生,使人们认识到反物质的存在。1932年,美国物理学家安德森（C.D.Anderson）在宇宙射线实验中发现了正电子——它是人们发现的第一个反粒子。随着加速器和探测器的进步,有科学家借助先进的现代加速器技术,通过大型对撞机在实验室制造反物质或者在宇宙中通过探测器或磁谱仪探测反物质的信号。1955年,塞格雷（E.G.Segre）和张伯伦（O.Chamberlain）等通过美国伯克利的质子同步稳相加速器发现了反质子。1956年年底,考克等人发现了反中子。接下来的二十年里,反氘核,反氚核,反氦-3核在加速器实验中被相继发现。1965年,丁肇中参加的研究小组在布鲁克海汶国家实验室的交互梯度质子同步加速器上成功地观测到反氘核。1971年苏联科学家在其国家高能物理实验室测量到了质量数为3的反物质原子核——反氦-3核信号。1995年在欧洲核子研究中心的ALPHA实验第一次产生了最简单的反物质原子基态——反氢原子。1996年,美国的费米国立加速器实验室成功制造出7个反氢原子。1997年4月,美国天文学家宣布他们利用伽马射线探测卫星发现,在银河系上方约3500光年处有一个不断喷射反物质的反物质源,它喷射出的反物质形成了一个高达2940光年的“反物质喷泉”。2000年9月18日,欧洲核子研究中心宣布实验室已经成功制造出约5万个低能状态的反氢原子,这是人类首次在实验室条件下制造出大批量的反物质。ALICE实验组也公布了在质心能量为7 TeV的质子-质子碰撞中,测量出了反氘核。科学家也尝试了合成反物质原子的系列研究。2010年,欧洲核子研究中心的研究人员在实验室成功捕捉了反氢原子,并维持其状态达172毫秒,一年之后,他们把维持状态时间提高到1000秒。科学家们想通过研究反氢原子能谱来检验CPT对称原理。通过对比正反氢原子的量子属性和精细结构,以及原子能谱的测量结果,若能发现任何差别,都将预示着全新的物理。同时,关于反氢原子引力的精确测量也是检验基本物理学规律的重要实验。同年,RHIC-STAR合作组在反物质探测上取得了重要进展,中国科学院上海应用物理研究所陈金辉、马余刚等与STAR的许长补等其他中、外方科学家紧密合作,在上亿次金原子核进行高能“对碰”的海量数据中寻找反物质超核的证据。最终,通过重构反氦-3核和π介子的不变质量谱,探测到第一个反超核粒子-反超氚核。这些重大发现在核物理和天体物理领域有着重要的意义,再次引发了人们对反物质研究的热潮。反物质研究也将对深刻理解宇宙早期物质状态以及中子星等星体的构成提供帮助。接着第三章具体描述了本论文采用的高能碰撞的输运模型-部分子和强子级联模型（PYTHIA、PACIAE）与动力学约束的相空间组合模型（DCPC）。本论文将运用部分子-强子级联模型（PYTHIA、PACIAE）产生核-核碰撞事件数据,用动力学约束相空间组合模型（DCPC）组合产生正、反轻原子核与超核来研究反物质的产生特征及规律。PYTHIA模型是部分子-强子级联模型,包含了完整的部分子到强子的演化过程;PACIAE模型在基于PYTHIA模型的基础上增加了部分子再散射和强子再散射,它比PYTHIA模型更适合描述高能核-核（含pp）碰撞过程。DCPC组合模型,是从动力学原理出发加上动力学约束条件,将PYTHIA或PACIAE产生的多粒子末态作为输入,通过相空间积分计算高能碰撞中轻反核物质的产生。然后,在第四章中给出了高能质子-质子碰撞中轻原子核和反原子核的产生及特性。首先,我们用PACIAE和PYTHIA模型产生末态强子的横动量谱与相同条件下的实验数据拟合,确定PACIAE和PYTHIA模型的参数;然后,分别模拟质心能量为（?）=0.9、2.76和7 TeV、赝快度范围为|η|<0.5、以及横动量范围为0<pT<8 GeV/c的4.0 × 109个质子-质子碰撞事件,产生末态强子;接着运用动力学约束的相空间组合模型（DCPC）组合产生轻（反）原子核（d、d、3He、3He）。以此来研究高能质子-质子碰撞中轻反原子核的产生及其特性。我们预言了质心能量分别为0.90、2.76和7TeV的质子-质子碰撞中,轻（反）原子核d、d、3He、3He的产额、产额比和横动量分布。计算结果表明:d、d、3He、3He的产额存在明显的能量依赖性,即当碰撞能量增加时,产额显著增加;当产生的原子核的质量数A增加时,轻（反）核的产额急剧下降;不同能量下的横动量谱的分布形态相同;反粒子的产额都比正粒子小,这表明在高能质子-质子碰撞中反物质的产生比正物质困难一些。但是在不同的碰撞能量下反粒子对正粒子产额的比值保持不变,表明在LHC能量下产生的核和反核具有相似的丰度。在第五章中给出了高能质子-质子碰撞中超氚核和反超氚核的产生及特性。首先,我们用PACIAE和PYTHIA模型产生质心能量分别为0.9、2.76和7 TeV、赝快度范围为|η|<0.5、以及横动量范围为0<pT<8 GeV/c的4.0 × 109个质子-质子碰撞事件;接着运用动力学约束的相空间组合模型组合产生超氚核和反超氚核（Λ3H、Λ3H）。以此来研究高能质子-质子碰撞中超核的产生及其特性。我们预言了质心能量分别为0.90、2.76和7TeV的质子-质子碰撞中,超氚核和反超氚核Λ3H、Λ3H的产额、产额比和横动量分布。计算结果表明:Λ3H、Λ3H劳的产额存在明显的能量依赖性,即当碰撞能量增加时,产额显著增加;不同能量下的横动量谱的分布形态相同。其次,我们模拟计算了质子-质子碰撞中的奇异丰度因子S3=Λ3H/（3He×Λ/p）,在三种不同碰撞能量下它们接近相等,大约在0.7～0.8范围内。我们用PACIAE+DCPC模型模拟计算得到的部分结果与ALICE实验数据符合较好,其他的结果将为进一步的实验研究提供参考。