量子色动力学(QCD)是描述强相互作用的基本理论，因其具有“渐进自由”的性质，强相互作用得以用微扰论方法来计算。然而，由于色禁闭效应的存在，QCD无法描述部分子演化为强子的过程。重夸克偶素的质量远大于QCD能标，其内部的正反重夸克对又具有较小的相对速度，这两个特性使重夸克偶素同时具备多个相互分离的能标，为强相互作用的因子化提供了可能。非相对论量子色动力学(NRQCD)将重夸克偶素相关过程因子化为QCD微扰计算的短程部分和部分子演化为强子的长程部分，进而在计算上实现了跑动耦合常数αs的微扰展开和正反夸克对相对速度v的非相对论展开，成为当前描述重夸克偶素最成功的因子化方案。对重夸克偶素的研究是检验QCD和因子化方案的重要途径之一。本文基于NRQCD因子化方案，对强子对撞机上重夸克偶素的产生进行了高阶修正计算，探讨了NRQCD色八重态长程矩阵元的普适性问题和底夸克偶素的极化问题，得到了一些很有意义的结果。　　首先，论文在NRQCD因子化方案下对重夸克偶素的散射截面进行了NLO修正计算，讨论了色八重态长程矩阵元的适用性。作为理论参数，长程矩阵元需要通过拟合实验数据获得。我们将pt积分截面和pt微分截面视为两个不同的观测量，由于色八重态长程矩阵元具有普适性，用Pt微分截面拟合得到的长程矩阵元，对pt积分后的散射截面也应该适用。为此，我们首次完整地计算了次领头阶水平上重夸克偶素的产生截面dσ/dy，并使用多组NLO计算拟合的长程矩阵元给出理论结果。这些长程矩阵元的数值是分别用不同的方法拟合RHIC，Tevatron和LHC等对撞机上的pt微分截面数据得到的。我们的工作中涉及到J/ψ，ψ(2S)，Υ(1S)及ηc，b等粒子在各能量区域的计算。多组长程矩阵元给出的结果显示，NRQCD理论给出的Pt积分截面远远高于实验观测，色八重态的贡献远大于色单态，而色单态领头阶的贡献与实验符合得很好。这表明由pt微分截面拟合得到的长程矩阵元对Pt积分截面并不适用。这可能是NRQCD因子化在小pt区域不适用造成的，因为我们对Pt积分时包含了小Pt区域。我们也分析了色蒸发模型和色单态模型的次领头阶修正的结果，并进一步对小pt区域的影响作了相关的讨论。研究表明，要给出合理的pt积分截面的结果，需要作更高阶修正或对小pt作重求和。　　其次，论文研究了底夸克偶素Υ(nS)(n=1，2，3)的产生与极化问题。我们组此前对这个问题进行了较为详细的研究，但由于缺少xb(3P)衰变的贡献，无法解释Υ(3S)的极化问题。去年，LHCb合作组公布了一组xb(3P)的最新观测数据，表明xb(3P)衰变对Υ(3S)的产生约有40％的贡献。在此前工作的基础上，我们利用xb（3P）的最新观测数据，将xb(3P)衰变的贡献加入到Υ(nS)的产生中，进一步研究了Υ(nS)的产生与极化，并对xb(mP)贡献占Υ(nS)产生的比率进行了次领头阶修正研究。通过选取不同的xb(mP)衰变分支比以及NRQCD因子化能标μA，我们一共拟合了三组长程矩阵元。拟合结果与我们组曾经的工作一样，能解释Υ(nS)在不同实验条件、不同pt区间的产生。特别是，加入xb(3P)的贡献后，Υ(3S)的极化问题得到了解决，可以很好地解释实验。此外我们也预言了CMS实验中xb2(1P)产生与xb1(1P)产生的比值。在不同的拟合方案下，Υ(nS)的产生、极化、贡献比率等差别很小，但是长程矩阵元的数值差异比较大。这些差别可能会在其他对撞实验如正负电子对撞、电子质子对撞中带来较大的不确定性。　　最后，论文介绍了三体初态散射的相关概念，类比于两粒子对撞过程的散射截面及亮度，我们给出了三体散射的“超散射截面”和“超亮度”的表达式，并从散射振幅建立起可以通过费曼图来计算的三体散射超散射截面和碰撞事例数等。在此基础上，我们以e++e-+e-→e-+γ和g+g+g→J/ψ为例说明三体散射的计算方法，并给出了实验室条件SuperKEKB和LHC上观测到相应过程的事例数。结果表明，以上两个过程在一年内的事例数远远小于1，我们无法探测到这样的三体初态散射。虽然在实验室条件下三体散射无法被观测到，但我们预期在宇宙天体中的某些极端条件下，三体初态散射可能会成为粒子间散射的重要模式，因为通常在两粒子碰撞之后，末态会形成多个粒子。若物质系统要保持动态平衡，则需要有逆向聚合的过程——三体初态散射则是最为简单的一种情况。希望这个工作能够对天体物理、粒子物理的交叉学科有一定帮助。