在相对论重离子碰撞的末态粒子信号中,根据其横动量的高低可以大致分为“硬”和“软”两类。高横动量的硬粒子信号(PT》2GeV/c)主要来自碰撞早期的硬散射过程,它们中的一部分从热密QCD介质中(如QGP)穿过而被探测到。而低横动量的软粒子信号(PT≤2GeV/c)则可以认为是主要来自热密介质的发射(或释放)。这两类信号可以从不同角度反映QGP的性质,具有重要的价值。本文将主要关注硬过程中的初态冷核物质(CNM)效应以及相干性软粒子发射的末态可观测效应。初态冷核物质效应主要体现在原子核部分子分布函数(nPDFs)相对于自由核子分布函数(PDFs)的变化上。对于QGP的硬探针(如喷注)来说,初态的冷核物质效应将与其在热核介质中的能量损失等效应一同体现在实验测量到的核修正比RAA中。因此研究冷核物质效应将有助于人们更为精确地了解热核介质效应。除此之外,冷核物质效应和nPDFs本身也是高能核物理中的重要问题。由于非微扰物理的存在,人们很难从第一原理直接得到CNM效应或nPDFs,而通常是利用参数化的形式从深度非弹等实验提取获得。目前不同参数化形式的nPDFs之间还有明显差异,人们需要更多有效的探针以及理论上的支持来为参数化形式提供限制。随着LHC的运行,重规范玻色子W:L/ZG在重离子碰撞中通过Drell-Yan机制的产生为冷核物质效应提供了极佳的探针。其末态轻子不参与强相互作用,因此将携带纯净的初态CNM效应信号。在微扰QCD理论范围内,Drell-Yan过程是人们最了解的硬过程之一。因此在微扰QCD框架下,对重离子碰撞中W±/Z0的产生进行系统性研究将有助于人们了解不同参数化nPDFs在观测量中的差异,并通过实验数据对它们进行区分。另外,人们也发展了基于微观核效应机制(例如介子交换流,束缚核子PDF的离壳修正等)的nPDFs模型,其中KP模型是较为成熟的模型之一。利用这样的nPDFs模型我们可以了解实验数据背后的物理机制。在软粒子信号方面,人们通常从粒子的横动量谱以及方位角各向异性等观测量中解读热密QCD介质的演化,从而了解其性质,例如QGP的粘滞性等。经过长期的研究,人们发现相对论流体动力学是描述QGP宏观演化的有效理论,并且估计在RHIC和LHC产生的QGP具有强耦合的性质并接近于理想流体。人们利用基于流体力学的模型可以很好地解释软粒子横动量谱以及方位角各向异性等大部分实验结果。此外,人们利用基于微观图像的输运模型也成功地解释了大部分的实验数据。值得注意的是,在传统的研究中,人们通常认为热密介质作为软粒子发射源是混沌性的,即不同时空的粒子发射是非相干的。然而,人们从敏感于粒子发射源相干性的HBT关联的测量中看到了可能的相干性信号。特别是近期ALICE合作组在3π和4的HBT关联测量中,在有效排除其它关联后,提取到约为309%的相干性分数,这进一步表明了重离子碰撞中π介子发射源的部分相干性。目前,相干性π介子发射的机制还是不清楚的。因此,研究相干性发射对横动量谱以及方位角各向异性等观测量的影响将有助于人们更为细致的了解π介子的发射图像,并进一步了解相干性π介子发射的机制。本文在微扰QCD的理论框架内,分别利用参数化的nPDFs以及基于微观机制的KP原子核部分子分布模型,较为系统地研究了 LHC以及将来更高能量下重离子碰撞中W±/Z0的产生,并结合近期LHC的数据分析了初态冷核物质效应对多种末态观测量的影响。研究发现重玻色子的快度分布可以作为原子核夸克分布的探针,而其横动量分布则敏感于胶子分布的核修正。借助KP模型,本文展示了在LHC的p+Pb数据背后,几种核效应机制给出的贡献。利用KP模型,本文计算结果可以很好地描述LHC的p+Pb数据,包括与此前参数化nPDFs预测出现偏差的W±电荷不对称性。本文的结果还为p+Pb碰撞W±π/Z0产生中冷核物质效应的存在提供了证据。另一方面,通过考虑静态π介子气体系统中的玻色一爱因斯坦凝聚以及一个更为一般的相对论性膨胀源的相干π介子发射图像,本文研究了π介子源的相干性对π介子横动量谱,方位角各向异性以及HBT关联的影响,并进一步构建了相对论重离子碰撞中的部分相干性π介子源模型。研究发现相干性与混沌性发射的π介子动量分布具有不同的行为。相干性发射的π介子横动量谱和方位角各向异性通过干涉效应敏感地依赖于相干源的初始尺度和形状,但对源的集体膨胀不敏感。而混沌发射则被源的集体膨胀显著影响。研究发现由33%的相干性发射和67%的粘滞流体力学源混沌性发射构成的部分相干源模型,可以很好的描述LHC的Pb+Pb碰撞中π介子横动量谱,方位角椭圆各向异性以及±πHBT关联的实验数据。