重夸克偶素的研究对于理解量子色动力学(QCD)的微扰效应和非微扰效应都是非常重要的。在高能对撞机上，重夸克偶素的产生可以期待能够因子化为两个过程：短程过程中重夸克对的产生和重夸克对在长程过程中强子化到物理的重夸克偶素。短程效应导致重夸克对的产生能够在微扰QCD框架下给出预言，而长程效应导致重偶素产生的研究能够揭示QCD的强子化机制等非微扰效应。任意一个基于QCD且满足上述因子化形式的模型，都可以看做是NRQCD因子化框架下对速度标度率的某一特定假设。因此，如果忽略速度标度率，那么NRQCD因子化公式可以看作是重夸克偶素产生模型的最一般形式，为了研究重夸克偶素产生的具体机制，实际上只需要去确定因子化公式中每个长程矩阵元的大小关系。　　 为了很好地描述重夸克偶素的产生过程，一般来说只计算到αs的领头阶是不够的，因为领头阶计算中会有很大的标度依赖性，而且有时候领头阶还会被运动学压低，因此，次领头阶计算对描述重夸克偶素的产生是非常重要的，对有些过程甚至可以起决定性的作用。然而，传统计算重夸克偶素相关的次领头阶修正的方法有很强的局限性，它很难处理复杂过程中高激发态(例如P波)的圈图修正。所以本文首先建立了一套系统计算重夸克偶素相关的次领头阶QCD修正的方法，该方法最大限度地利用重夸克偶素的非相对论性质，把所有高激发态或者相对论修正引起的求导在圈积分之前完成，并把相对动量取零之后的圈积分表示成常见的Gram行列式不恒为零的标量函数的形式，从而计算过程得到了大大的简化。基于上述方法，本文在NRQCD因子化模型下对重夸克偶素在高能对撞机上的产生进行了系统的研究，并澄清和解决了当前重夸克偶素产生的理论与实验之间存在的三个最严重的问题：B工厂中J/ψ产生截面比Rcc=σ[e+e-→J/ψ+cc+X]/σ[e+e-→J/ψ+X]；强子对撞机中xcJ产生截面比Rxc=σxc2/σxc1；强子对撞机中J/ψ(ψ’)产生截面和极化的疑难。　　 对于B工厂中J/ψ产生截面比Rcc，以往所有的领头阶理论预言值都比实验测量值小了许多，无论如何分配色单态和色八重态之间的贡献都没法解释实验。通过系统地考虑了e+e-→J/ψgg的次领头阶QCD修正效应之后，本文成功地在色单态框架下解释了截面比Rcc。并且次领头阶修正能够大大改善领头阶的微分分布曲线，从而使得色单态过程e+e-→J/ψgg给出的微分分布与实验测量的e+e-→J/ψ+Xnon-cc的微分分布非常好的一致。另外本文发现次领头阶修正使得总截面增大了20％左右，从而e+e-→J/ψgg总截面的理论值基本饱和了实验测量的e+e-→J/ψ+Xnon-cc的总截面。这个研究预示着B工厂J/ψ产生中色单态贡献能够很好的描述实验，而色八重态的贡献可以忽略，这给出了目前为止J/ψ产生中色八重态矩阵元和(OJ/ψ(3P[8]0)>最强的限制。　　 对于强子对撞机中xcJ产生的截面比Rxc，色蒸发模型和领头阶NRQCD都预言约为5/3，而实验值只有0.75左右。本文分析发现在次领头阶水平色单态道将出现1/p4T的行为，这一行为对解释Rxc将非常重要。在考虑了完整的次领头阶QCD修正之后，Tevatron中测量的Rxc在理论上首次得到了合理的解释。并且，本文发现Rxc与xcJ产生微分截面之间的自洽性能得到很好的保证。在解释这个问题的时候，色八重态的贡献不可或缺，这说明，在P波态的产生中，色八重态机制是至关重要的。本文对xcJ的解释意味着，实验测量的Rxc否定了色蒸发模型，但是与考虑了次领头阶贡献之后的NRQCD因子化框架是自洽的，这对进一步理解重夸克偶素的产生机制非常重要。这个研究还表明，色八重态机制在S波和P波重夸克偶素产生中扮演的角色很不相同，对xcJ的深入研究或许才是揭示重夸克偶素产生机制的正确思路。　　 为了解释强子对撞机中J/ψ(ψ)在大PT下产生的微分截面，基于αs领头阶的计算，人们认为J/ψ(ψ’)直接产生是以3S-8=1道为主，然而由此给出的J/ψ(ψ’)产生将倾向于横极化的理论预言与实验结果相矛盾。这一极化疑难成为了当前重夸克偶素产生领域最为热点的问题。首先，本文通过分析发现，次次领头阶的贡献应该不重要，因此，完整的次领头计算将能够对J/ψ(ψ’)产生进行一个很好的描述。本文首次计算了J/ψ(ψ’)产生的完整次领头阶QCD修正，包括了所有重要的色单态和色八重态贡献，并进一步考虑了所有来自高激发态的feeddwon的贡献。本文发现次领头阶修正最重要的效应是3P[8]J道的贡献在大PT下有了非常大的增强，于是3S[8]1不再是大PT下唯一重要的产生道，从而领头阶计算得到的3S[8]1道贡献为主而导致的极化疑难也就定性上不存在了。利用Tevatron上的实验数据，本文首次在完整次领头阶水平拟合出了J/ψ(ψ’)产生过程的色八重态矩阵元，进而给出了J/ψ在LHC上prompt产生的一系列预言，发现这些预言与最新实验符合的都很好。因此，基于完整的次领头阶计算结果，本文在NRQCD因子化框架下合理地解释了领头阶预言中出现的极化疑难，并且本文对微分截面的预言得到了最新实验的支持。对现有J/ψ(ψ’)产生实验的理解将有助于进一步确定J/ψ(ψ’)产生中不同色八重态道之间相对比重的大小关系。