胶子饱和物理学关注的是高能QCD形式,它可以描述致密的部分,特别是强子内部的胶子。我们在研究某些QCD过程的时候经常会遇到软胶子或者是共线胶子的辐射。众所周知,软胶子和共线胶子的发射会对微扰理论造成较大的修正,限制了QCD的适用范围。在有些过程中,当有不同意义的标度出现时,就会有大的对数项出现,此时次领头阶之外的计算也非常重要。例如,在大型强子对撞机(LHC)中,希格斯玻色子的产生往往需要与背景区分开。当次领头阶修正项很大,且高阶计算允许我们测试微扰展开的收敛性时,就需要做次领头阶之外的计算。当虚图实图的软发散和共线发散没有完全抵消的时候就会剩下大的对数修正项,这些大的修正项在每一阶都有很大的贡献。因此,只做次领头阶的计算是远远不够的,为了进行可靠的预测,必须对所有的软胶子辐射作重求和。在第一章,众所周知物理学的历史就是伟大物理学家的传记,我们先回忆了从QED到QCD的发展历史,包括规范不变性,QCD的拉氏量以及如何构造QCD拉氏量。然后介绍QCD的一个重要性质——渐进自由。接着,简单地回顾了光锥理论和深度非弹散射。最后介绍了胶子饱和物理学的一些内容。大横动量光子的产生一直就是研究硬散射动力学不错的过程。我们知道研究直光子的优点是很多的。简单地说,这个过程领头阶只包含两个子过程:gq→-γq和qq→γg。实验上,在探测器里光子比喷注的重现更容易。理论上,光子的耦合更简单,使得精确测量QCD必要的次领头阶的计算更容易。此外,在很多运动学区域主要的过程gq→γq对于决定质子中胶子的分布也是很有用的。在第二章中,通过对一圈图的计算,在isolated-photon和喷注几乎背对背的区域得到了 Sudakov型对数项。结合pQCD计算和Sudakov重求和机制,我们发展了计算isolated-photon加一个喷注的方法。并将计算结果与方位角关联和横动量不平衡的实验数据作了对比。本章也计算了相较于PP过程,AA碰撞横动量不平衡效应的增强。通过引入能量损失机制,对以后的unfolded的实验数据做了预言。此外,为了更加精确地提取喷注输运系数,也对夸克喷注和胶子喷注做了区分。Higgs玻色子在欧洲核子研究中心大型强子对撞机(CERN LHC)的发现,激发了在对撞机高能物理研究的新领域。对Higgs粒子物理的精确研究一直就是前沿问题。包括Higgs粒子的产生和衰变,以及研究Higgs粒子与其他粒子之间的耦合。当末态胶子辐射是软胶子或共线胶子时,阈值对数项在部分子散射截面中就占主要贡献,这时候就需要对阈值对数项作重求和。在第三章中,我们研究了对于p+A→H+X过程散射截面大的修正项的重求和。这些修正出现在部分子相互作用阈值的附近,与软胶子发射有关。我们的重求和做到了次领头阶精度。以pA碰撞中向前快度区域Higgs粒子的产生为例,我们构建了在饱和机制下向前快度区域粒子产生的阈值重求和框架。我们发现分布函数满足相应的重整化群方程,通过求解这样的演化方程能自动对软胶子辐射的贡献作重求和。在第四章,我们利用第三章中构建的重求和框架,对在P+A→h+X碰撞中向前快度区域产生的大横动量的单举强子作了阈值重求和。旨在解决饱和机制下pA碰撞中NLO单举强子产生的散射截面为负的问题。对软胶子辐射贡献的重求和是在梅林空间完成的。在梅林空间原本相互卷积的部分最后变成了部分子分布函数,碎裂函数,以及子过程散射截面的乘积。这些分布函数分别满足相应的演化方程(RGE方程)。重整化群方程的解自动包含了相应的重求和。这里只做了理论的计算,数值的计算需要在以后完成。我们在文章最后给出相应的总结和展望。