本文在夸克势模型框架下进一步探讨了QCD禁闭的洛仑兹结构及体系完全哈密顿量的非微扰处理数值算法,以此为基础,研究了重味夸克偶素的质量谱和电磁衰变等性质,甄别了新近观测的众多类夸克偶素激发态是否是重夸克偶素的候选介子,并为实验的进一步探测提供了线索。　　 由于重味介子能区的非微扰效应,基于QCD理论的势模型和唯像方法一直在研究重味介子结构和性质上发挥着重要作用。除了在考虑相对论效应和耦合道机制的具体修正上有些许差异外,大部分夸克势模型在非相对论极限下都由两部分相互作用势构成:短程的类库仑项和长程范围的禁闭势场;然而目前对于反映QCD重要性质的禁闭机制还不甚明晰。在最初的Cornell模型中,禁闭势被假设为纯标量结构,使得长程区域不存在磁贡献,这正好与夸克禁闭的流管模型图像吻合。还有另一种更为复杂的可能,禁闭势场是标量与类时矢量的混合结构。在夸克与反夸克构成的介子模型下,禁闭机制的洛仑兹属性可以通过夸克偶素的径向激发态的能级劈裂来检验。　　 除了势模型的构建,数值计算的处理方式也会对计算结果产生影响。许多数值方法难以求解含有1/r2或更高次负指数项,而v2/c2级次上的夸克相互作用中必然含有这类形式的势场,所以不得不借助于微扰理论。对于夸克-反夸克束缚体系能量本征方程的微扰计算是将与自旋相关、形式较为复杂的相互作用项与中心势场分离,即作为一级微扰哈密顿量来处理。这样的处理方式导致波函数的精确性降低,介子的衰变几率由于敏感地依赖着波函数的精确性,因而使得计算结果不精确。　　 本文运用近似精确的高斯展开法求解正反夸克对体系的薛定谔方程,在高斯基空间下得到重味介子的质量谱和对应的状态波函数。自旋相关项、自旋无关项都完整纳入唯一的哈密顿矩阵中进行对角化。在非微扰的计算框架下,体系的能量本征值和介子波函数都融入了相互作用势的全部信息。由于对统计势的相对论性重建并不唯一,过多的假定会使针对禁闭势洛仑兹结构的探讨变得复杂。我们在非相对论的理论框架下,从广泛认可的基准模型出发,对于线性禁闭势的洛仑兹结构进行了纯标量和标量-矢量混合模型的比较研究,发现在粲偶素体系约22%、底偶素体系约19%的矢量禁闭对重现质量谱有着必要影响。　　 通过计算轻子宽度、双光子衰变、电磁辐射衰变(跃迁)等物理观测量,对重味介子能区的多个粒子进行了系统讨论和分析。新观测到的X(4060)和X(4350),在所得的质谱上分别与粲偶素21D2和33P2吻合,进而支持这两个介子的量子数为Jpc=2+,2++。计算结果还支持Z(3930)、X(3940)作为粲偶素介子23P2、31S0;并基本排除X(3872)和X(3915)是夸克偶素的可能性。本文在粲偶素磁偶极辐射衰变的计算上,缩小了之前的理论期望与实验的差距。基于偶极跃迁和轻子宽度两个相互独立的物理过程,文中探讨了高激发S-D组态间的混合效应。底偶素方面,实验上近期测量到了ηb(1S)、ηb(2S)、hb(1P)、h2(2P)和γ(13D2)的质量,与本文的计算结果相符;理论数值结果与最近ATLAS合作组在实验上观测的P波Xb自旋三重态平均质量吻合;基于当前理论框架得到底偶素53S1态的质量与γ(10860)很接近。对实验上还没有确立的候选态,本文计算了包括辐射衰变在内的多个物理量的理论预期,为实验上进一步研究这些粒子提供线索。