自有生命以来人类对物质的结构以及组成物质的最小实体之间的相互作用的探讨做了永无止境的努力。在20世纪70年代所建立起来的标准模型里夸克和轻子是物质的最基本组元。自然界中存在着四种基本的相互作用力——万有引力，弱相互作用力，电磁相互作用力和强相互作用力。每一种力都以交换玻色传播子作为媒介，例如，胶子便是强相互作用的玻色传播子。量子色动力学（QCD）是描述夸克—胶子相互作用的规范场理论。QCD有两个显著的基本特征：1)渐进自由：横动量交换越大或夸克之间的距离越小，夸克之间的相互作用越弱；2)夸克禁闭：夸克只能禁闭在强子物质内，目前还没有观测到孤立的夸克。QCD计算预言在高温和高能量密度的条件下会发生从普通强子物质到一种夸克解禁、局部热化的新的物质状态——夸克—胶子等离子体（QGP）的相变。在相对论重离子碰撞中，当两个接近光速的核彼此穿越时，将会在碰撞区域中产生极大的能量密度，这个能量密度可能会达到产生QGP的临界值。位于美国布鲁克海汶国家实验室（BNL）的相对论重离子对撞机（RHIC）为寻找QGP以及研究这种新的物质态的性质提供了一个前所未有的机会。自2000年首次运行以来，RHIC已产生了大量的可喜实验结果。这些实验结果证实了在RHIC的金—金中心碰撞中已产生了一种极端稠密的不能用强子自由度来描述的部分子物质。大量的关于轻味强子的核修正因子(RAA和RCP)和方位角各向异性分布（椭圆流v2）的实验测量结果已经表明，部分子在碰撞所产生的高温高密物质中损失能量和部分子在碰撞早期形成集体流效应。带重味夸克（底夸克和粲夸克）的强子是研究重离子碰撞产生的系统的早期状态动力学的理想探针。对带重味强子的能量损失和椭圆流的研究能够完善我们对物质能量损失机制以及集体流效应的认识，从而可以进一步了解相对论重离子碰撞中所产生的高温高密物质的性质。由于受RHIC实验设备的限制，目前在RHIC直接测量底强子和粲强子非常困难，我们可以通过测量重味夸克半轻子衰变的产物间接地研究重味强子的性质。RHIC最新的实验数据表明，在高横动量区域由重味夸克半轻子衰变而来的电子（非光电子）的核修正因子和轻味强子的核修正因子具有相同的量级。这个重要的实验结果表明重味夸克穿过高温高密物质时有相当大的能量损失。这个实验现象和现有的理论预言相违背。原有的能损理论计算都是以胶子辐射做为主要的能损机制。这种能损机制预言重味夸克的能损会比轻味夸克的能损小很多，这是由于重味夸克的质量很大，“死角”效应（dead cone effect）会使重味夸克的胶子辐射压低。最近一些新的理论计算表明，对重味夸克来说，碰撞能量损失（弹性能量损失）可以和胶子辐射能量损失相比拟。这些包含胶子辐射和碰撞能量损失机制的理论计算可以改变重味夸克的能量损失，但仍然无法解释实验所测量的结果。这些理论计算中的一个主要的不确定性就是底夸克和粲夸克半轻子衰变电子的相对产额，特别是在高横动量区域。底夸克和粲夸克在QCD物质中的行为不一样，所承受的能损也不同。为了充分理解重味夸克的能量损失机制，我们需要测定底夸克和粲夸克半轻子衰变电子的相对产额。在RHIC另一个重要的最新实验结果是在pT＜2 GeV/c区域里观察到了很强的非光电子椭圆流，表明了粲夸克有相当的椭圆流，因为这个动量区域里的非光电子主要由粲夸克半轻子衰变而来。而在高横动量区域pT＞2 GeV/c，非光电子的椭网流随着横动量的增大而减少。这一现象可以是底夸克对非光电子产额的贡献增大的迹象。由于底强子和粲强子的衰变运动学不同，相同的底强子和粲强子的椭圆流会导致很不一样的衰变电子椭圆流。为了充分地定量理解RHIC非光电子椭圆流的实验测量结果，我们也需要知道底夸克和粲夸克半轻子衰变电子的相对产额。本论文中，我们利用重味夸克半轻子衰变电子和强子的角关联提出了一种具有创新意义的实验方法来测定底夸克和粲夸克半轻子衰变电子的相对产额。我们的方法基于这样的事实：对于相同电子横动量，底夸克衰变电子和强子的近角（伴随粒子和触发粒子在同一方向）关联分布比粲夸克衰变电子和强子的近角关联分布要宽很多。我们利用PYTHIA蒙特卡罗事件产生器研究了质心系能量200GeV的质子—质子碰撞中重味夸克衰变电子和带电强子之间的关联。在实验数据分析上，我们利用RHIC—STAR实验组200GeV的质子—质子碰撞的实验数据测量了重味夸克半轻子衰变电子和带电强子的角关联。由这些分析我们首次测定了在RHIC上底夸克和粲夸克半轻子衰变电子的相对产额。我们利用PYTHIA事件产生器产生了D介子和非光电子的横动量谱，并将其和STAR实验组所测量到的D介子和非光电子的横动量谱做了比较。我们发现为了让由PYTHIA产生的D介子谱和非光电子谱能同时描述STAR所测量的D介子谱和非光电子谱，D介子形成所需的碎裂函数将要比Peterson函数硬很多。我们用了δ函数作为粲夸克和底夸克的碎裂函数，产生了与实验相符合的D介子谱和非光电子谱。这种物理图像和夸克重组合模型相一致。同时，在PYTHIA中我们研究了重味夸克半轻子衰变电子和带电强子的关联。我们发现触发电子和伴随强子的近角关联主要由衰变运动学决定，粒子产生的动力学对其影响很小，从而给出了测量底夸克和粲夸克半轻子衰变电子的相对产额的实验方法。在STAR数据分析上，我们通过联合STAR时间投影室（TPC）给出的电离能损（dE/dx），STAR电磁量能器（EMC）提供的能量信息和STAR—SMD给出的电磁簇射的大小和位置信息鉴别出电子（正电子）。光电子本底（主要由光子转换和中性π介子、η介子达利兹衰变而来）通过重建标记电子（正电子）和伴随正电子（电子）的不变质量在统计上减除。光电子本底减除的效率从蒙特卡罗模拟中得到。我们给出了取得电子和强子角关联信号的详细流程，最后给出了实验上重味夸克半轻子衰变电子和带电强子的角关联分布。利用由PYTHIA得到的底夸克半轻子衰变电子和带电强子的角关联分布以及粲夸克半轻子衰变电子和带电强子的角关联分布去拟合实验得到的角关联分布，并以底夸克半轻子衰变对非光电子产额的贡献做为拟合参数，便能得到底夸克和粲夸克半轻子衰变电子的相对产额。作为系统检查，我们在不同拟合范围上做了拟合，给出的结果在统计误差范围内相一致；同时，我们用了不同的拟合函数，得到的结果在统计误差范围内也是相符合的。PYTHIA蒙特卡罗事件产生器能够合理地模拟RHIC质子—质子碰撞事件。在现有的统计和系统误差范围内，我们的数据分析结果表明，在pT～4.0—6.0GeV/c的区域里，我们测量的底夸克半轻子衰变对非光电子产额的贡献可以和粲夸克半轻子衰变的贡献相比拟。并且，我们的实验结果和FONLL微扰QCD理论计算结果相符合。同时，连同在金—金碰撞中所观测到的非光电子的能量损失以及在高横动量区域非光电子椭圆流随着横动量增大而减少的现象，我们测量的底夸克和粲夸克半轻子衰变电子的相对产额的实验结果意味着底夸克在高密的QCD物质中也将承受相当的能量损失。我们的实验测量结果对于理解重味夸克能量损失机制和集体流效应，从而对于进一步理解高温高密QCD物质的性质具有重大的意义。