前向探测器的安装,为前向物理学研究提供了必要的平台。前向物理可用于研究小x区域及小角度动力学、高能衍射、高能光子诱导的相互作用、大块度间隔动力学、中心单举产生机制、多粒子相互作用、前向能量流、宇宙线物理和亮度测定等。利用前向非碎裂强子的末态测量等技术手段,选择重要的产生通道,对前向物理进行研究,尤其与束缚态产生相结合,可为进一步探索更多的物理效应提供新的途径。本论文在大型强子对撞机上,考虑前向强子探测的情况下,利用自主研发的蒙特卡洛模拟程序,对胶子聚合及光子激发的束缚态产生进行精确的理论模拟,并将其应用于高能衍射研究及强子横向极化单自旋不对称性研究。我们的结果,对研究强子的玻密子及雷吉子的分布函数及对撞机上的高能衍射行为具有理论参考价值。此外通过光子激发的束缚态产生过程,也能获得较大的横向单自旋不对称性,对研究强子的三维内部结构提供了一个新的思路。论文结构如下:第一章,对束缚态及前向物理做了简要概述。第二章,介绍了必要的背景知识,包括标准模型理论,散射振幅,截面,对撞机及探测器等。第三章,详细介绍了前向物理学,前向强子探测技术,前向探测器等,为利用前向物理进一步研究束缚态物理,衍射产生,横向极化单自旋不对称性做准备。第四章,对束缚态构成机制进行描述,研究不同模型下束缚态的产生。第五章,我们在考虑前向强子探测的情况下,基于非相对论量子色动力学框架,计算了光子诱导的J/ψ产生。我们考虑了质子-质子（pp）,质子-核子（pA）和核子-核子（AA）对撞模式,给出了核遮蔽效应下总截面和事件发生率。结果表明,J/ψ的光激发产生取决于前向检测器接受度ξ的选择;如果考虑到核遮蔽效应,会压低总截面和事件发生率;该过程是用于研究重夸克偶素产生机理以及光子诱导机制很好的选择。第六章,我们在考虑前向强子探测的情况下,用大型强子对撞机上pp,pA和AA碰撞模式下束缚态ηc粒子的产生研究核子衍射效应。我们的结果表明玻密子-玻密子相互作用在衍射作用中占据主要的贡献,但是雷吉子-雷吉子以及玻密子-雷吉子作用贡献亦不可忽略,我们给出了他们贡献不可忽略的动力学分布范围。我们的结果,对研究核子结构,限制玻密子和雷吉子的部分子分布具有理论指导意义。第七章,我们在考虑前向强子探测的情况下,基于非相对论量子色动力学框架,通过极化与非极化质子（p↑p）碰撞下的J/ψ的光子激发产生,研究银不对称性。我们考虑了DGLAP演化和TMD演化,给出了银不对称性随着块度,动量等的分布,我们的结果表明通过光子激发的J/ψ产生,利用已有的RHIC及AFTER@LHC实验GSF参数化,预言了在前向实验下,也能获得较大的横向单自旋不对称性,对研究强子的三维内部结构提供了一个新的思路。第八章,给出论文的总结,结论和今后的工作。