自上世纪中期以来，随着高能加速器和探测器的快速发展，大量的新粒子被发现。按照其相互作用特性，它们可以分为：强子，轻子和传递相互作用的媒介子。强子直接参与强相互作用，如：质子，中子和π介子。轻子直接参与电磁和弱相互用，如：电子和μ子。随着碰撞能量的升高，我们发现，强子是具有内部结构的。根据标准模型，强子由夸克组成，它们携带色荷，夸克间的强相互作用是通过传递色荷完成的，其对应的传播子称为胶子。夸克和胶子又被统称为部分子。部分子之间的强相互作用由量子色动力学(QCD)来描述。与电磁相互作用（阿贝尔色相互作用）不同，强相互作用（非阿贝尔色相互作用）具有渐近自由的性质，也就是说，量子色动力学耦合常数依赖于相互作用的能量交换：相互作用部分子处于低能或者远距离时表现出强耦合;高能或者近距离时则表现出弱耦合特性。强耦合状态下，部分子被“囚禁”在强子内部而不呈现出自由的状态，即：色禁闭。此时，相关计算只能采用非微扰理论来进行，例如格点QCD(LQCD)。弱耦合状态下，部分子的热动能可能超过将其囚禁在强子中所需的束缚能，从而导致强子“融化”，退禁闭的自由部分子可能形成一种新的物质形态——夸克胶子等离子体(Quark-Gluon Plasma，QGP，亦为夸克物质)。夸克物质态可以使用微扰QCD理论进行表征。根据LQCD的计算，在低重子数密度的条件下，原本破缺的手征对称性得到恢复，而且随着物理（非微扰）真空的消失，夸克的组分质量将回归到流质量。此外，LQCD还预言，QGP形成时的临界温度和能量密度分别为Tc=154±9 MeV和εc=0.34±0.16 GeV/fm3。宇宙大爆炸理论认为，QGP物质可能存在于大爆炸后数μs的早期宇宙（极端高温），以及正在塌陷的中子星内部（高重子数密度）。最近的研究结果还表明，当重子数密度足够高时，费米面附近带不同色荷的夸克由于吸引相互作用可以形成库帕对，产生色超导，使得零温零密时的色对称性在高物质密度时会自发破缺。因此，对QGP物质信号和其性质的研究，能使我们理解多粒子体系的强相互作用性质，了解早期宇宙的演化，认识质量的起源。因此，夸克退禁闭相变和QGP物质特性的研究成为当今物理学特别是高能核物理领域前沿重大课题。　　在实验室条件下，高能重离子碰撞是产生极端高温高密环境的唯一途径，它为QGP物质的形成提供了必要条件。被剥离带电的两入射原子核被加速到接近于光速实现猛烈对撞，深度非弹性过程导致两核的巨大动能转化为热能沉积在碰撞中心区，在一个有限空间范围内形成极端高温或高重子密度环境，诱导强子物质解除夸克禁闭，形成夸克胶子等离子体这种新物质形态。由于夸克物质体系的膨胀和冷却，QGP物质相又冻结为强子相，发射出末态可观测的粒子。截止目前，国际上已经先后建造了若干个高能重离子加速器，例如，欧洲核子研究中心(CERN)的超级质子同步加速器(SPS)和大型强子对撞机(LHC)，美国布鲁克海文国家实验室(BNL)的交变梯度同步加速器(AGS)和相对论重离子对撞机(RHIC)，以及正在建造的德国GSI实验中心的FAIR固定靶实验加速器。自上世纪七十年代以来，理论和实验工作者已经对QGP物质的性质进行了卓有成效的研究。在这些实验中发现的典型的QGP信号有：　　1.SPS能区　　(1)奇异粒子产额明显增强，被解释为手征对称性在退禁闭物质相中得到恢复，而使得奇异夸克在QGP物质中产生阈值的降低（流质量）;　　(2) J/Ψ粒子产额压低，被认为是粲夸克偶素（c(c)）在QGP物质中Debye屏蔽势作用下熔解而致;　　2.RHIC能区　　(1)不同种类带电强子椭圆流的组分夸克数目的标度特性，揭示了部分子在QGP内的热化自由度;　　(2)高横动量区域强子谱压低以及喷注强子背向关联的减弱，反映了高能部分子在穿越QGP热密介质时发生强相互作用，诱导部分子辐射能量损失所致。　　上述实验观测结果与相应理论描述一致，证明了QGP物质的存在。　　为了系统的深入地研究QGP物质性质，欧洲核子研究中心(CERN)建造了目前世界上最高能量的大型强子对撞机(LHC)，其中有ALICE，ATLAS，CMS和LHCb四大实验探测装置，于2009年11月正式投入运行。其中，ALICE探测装置专门致力于夸克物质信号及其性质的探测，并于2010和2011两个年度采集了质心能量√SNN=2.76 TeV铅-铅碰撞数据。相对于RHIC能区（√SNN=200 GeV金-金碰撞），LHC能区实现更重的铅核-铅核碰撞，其核子-核子质心系能量增大13-27倍，形成的QGP系统较前者具有更高温度、更大能量密度、更大的体积和更长的寿命。这为系统地研究QGP物质的性质提供了独特的有利条件。　　重夸克（粲夸克和底夸克）是探测QGP信号的黄金探针之一。由于大质量特性，重夸克主要产生于碰撞初期的硬散射过程，且重夸克具有更短的形成时间和更硬的碎裂函数。因此，(1)重夸克早于QGP物质形成，并能穿越随后形成的热密QGP介质，它携带额初始碰撞和QGP系统演化阶段的信息;(2)重夸克的运动学特性可以很好的被其碎裂末态强子所继承。而LHC又是当前国际高能实验的能量前沿，能诱导产生丰富的重夸克产额。因此，重夸克成为揭示QGP物质特性的独特探针。　　高能重夸克在穿越热密QGP介质时，将与其组成部分子发生强相互作用而发生胶子辐射，从而导致重夸克辐射能量损失。根据微扰QCD(pQCD)理论预言，在穿越QGP媒质过程中，相对于夸克，胶子有更大的辐射能量损失，而较之轻夸克，重夸克辐射胶子的几率在一定锥角范围内（与夸克质量有关）会被压低，称之为死角效应，从而导致重夸克的能量损失比轻夸克小。　　在质心系能量√SNN=2.76 TeV铅-铅对心碰撞中，我们的研究发现，向前区重夸克衰变μ子产额的RAA在高横动量区间呈现出较强的压低特性，它被解释为与QGP媒质形成有关的热核效应导致。同时，基于热核效应的理论预言也能够很好的反映实验观测结果。但是，碰撞过程中的冷核效应，即：与QGP媒质形成无关的核效应（如：核遮蔽，内禀横动量增宽以及胶子饱和等）对该压低行为的贡献如何，此前人们并不清楚。深入理解冷核效应可以通过研究核子-核（如质子-铅或氘-金）碰撞来实现。在向前区，对冷核效应的相关测量更具优势。相对于中心区，它对应着更大Bjorken变量范围。在2014年，RHIC报道了质心系能量√SNN=200 MeV氘-金碰撞中重夸克衰变μ-的核修正因子在快度（横动量）范围1.4＜|yCMs|＜2.0(1＜ pT＜6 GeV/c)内的测量结果。在低横动量区间，向前区（向后区）存在压低（增强）行为。相应的Bjorken变量可以达到10-3(10-2)。2013年，ALICE对质子-铅(p-Pb)在质心系能量√SNN=5.02 TeV碰撞的向前区和向后区分别进行了实验取数。位于向前快度区间的μ子谱仪使得相关测量达到极小的Bjorken变量：向前区～10-6;向后区～10-3。显然，相对于RHIC，ALICE为研究冷核效应提供了更加有利的条件。此外，ALICE实验的大统计量数据还允许我们达到更高横动量区域。　　本工作基于ALICE探测装置和其向前μ子谱仪采集的质心系能量5.02 TeV质子-铅核碰撞实验数据，重建粒子径迹和质子-铅反应事件，测量最小无偏碰撞和不同碰撞中心度下单举μ子横动量谱，扣除各类轻强子π±、K±等衰变背景贡献，计算μ子重建效率，研究系统误差，得到扣除本地后的重味（粲和底）夸克半轻衰变道μ子的产物，计算p-Pb碰撞中重夸克衰变μ子的产额的核修正因子RpPb和RPbp，以及向前区-向后区核修正因子RpPb和RPbp的对称性RFB的实验观测结果，比较模型预言，研究质子-铅核碰撞中的重夸克产生是否存在压低行为，检验冷核效应。　　在本工作第一章，我们对QGP特性和高能重离子碰撞做简要的介绍，综述了在SPS，RHIC和LHC能区实验中对QGP物质信号的观测结果，以及重夸克穿越QGP物质的能量损失效应。第二章介绍ALICE探测装置，并重点介绍向前区μ子谱仪的各个组成部分以及性能。考虑到已经开始的实验装置升级计划，在本章最后部分，对ALICE目前的升级现状进行了简要介绍和讨论。第三章至第五章，主要讨论实验数据分析的具体过程和相应的误差估算。包括初始数据的筛选，效率修正，用做参照的pp碰撞结果估算以及背景减除。第六章讨论了系统误差来源，介绍了各种误差计算步骤，进一步系统地计算了各类系统误差及其影响。给出了质心系能量√SNN=5.02 TeV质子-核碰撞中向前区和向后区重夸克衰变μ子的产生截面。在本论文的最后，我们对以上工作进行了总结和展望。　　本研究表明，在最小无偏碰撞中向前区冷核效应导致的压低行为并不明显;而在向后区，明显地增强特性出现在低横动量区间。该结论同RHIC测量结果一致。在实验和理论误差范围内，实验结果可以被相关的理论预言所描述。在对不同中心度下的核修正因子的实验观测中发现，在向前区的RpPb变化并不显著，然而发现在向后区的核修正因子RPbp对碰撞中心度有明显的依赖特性。综上所述，本工作结果表明，冷核效应对核修正因子的影响较小，这个实验结果证实，在核-核对心碰撞中观测到的重夸克衰变μ子谱在高横动量区间的明显压低现象，主要由热核效应导致。我们比较了与理论的预言，结果显示，理论描述与实验结果一致。为深入揭示部分子在QGP介质内的能量损失机制给出了新的线索。