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高能散射过程中与核子(或夸克)自旋.夸克横动量相关的不对称性是当前量子色动力学(QCD)自旋物理的一个热点问题，对这一问题的研究将有助于理解强子的非平庸夸克和自旋结构以及QCD非微扰区域的动力学。上世纪90年代以来E704、SMC、HERMES、JLab和COMPASS等实验组分别在π±介子的强子产生和半单举深度非弹性散射(SIDIS)的实验中测量到了显著的单自旋或非极化方位角不对称度。在此之前NA10实验组在非极化Drell-Yan过程中同样测得10％量级的末态轻子对cos2φ方位角不对称度。2007年和2008年，FNALE866/NuSea实验组测得了质子碰撞氘靶与质子碰撞质子靶非极化Drell-Yan过程的几个百分比量级的末态轻子对cos2φ方位角不对称度。来自两种过程的相关不对称度都不能由微扰QCD在领头扭度的共线因子化框架下给出合理的解释。本篇学位论文从QCD理论框架出发并结合相关热点实验数据，探讨了这些不对称度所蕴含的强子非平庸的夸克和自旋结构，特别是夸克横向自旋结构和夸克横动量结构。在这二者之间的联系上，我们研究了一类被QCD的动力学所允许的T-odd(时间反演为奇)的横动量依赖的夸克分布函数，并在引入了夸克内禀横动量的因子化框架下，从T-odd分布函数出发对不同非极化高能散射过程中产生的方位角不对称度做了定量的考察。在领头扭度上，本篇学位论文关注的T-odd分布主要是Boer-Mulders分布，它代表非极化核子中夸克内禀横动量依赖的夸克横极化分布的不对称情况，因而能导致各种非极化高能散射过程中的方位角不对称度。
在此之前的理论研究中，各个理论组基于极化的实验，分析了各种单自旋(双自旋)不对称度，相关的工作在近些年来引起了人们极大地关注。而在最近几年，从非极化的高能散射实验来研究方位角不对称度越来越受到大家关注，并成为一个当下的热点问题。在这样的情况下，基于FNAL E866/NuSea实验组对非极化Drell-Yan过程质子氘靶碰撞的数据，我们在QCD领头扭度的非共线因子化框架下合理的参数化并提取了质子中u和d价夸克以及海夸克的Boer-Mulders夸克分布函数。我们同时对FNAL E866/NuSea实验组和RHIC实验组的非极化质子质子碰撞的Drell-Yan过程做了进一步地研究，并分析了GSI实验组关于非极化质子反质子碰撞的Drell-Yan过程。未来几年，随着更多的实验组对非极化Drell-Yan过程进行测量分析，我们相信通过此方法可以比较准确并量化的确定Boer-Mulders分布函数，进而推动我们对核子自旋结构的深入认知。紧接着，我们再次详细分析了Boer-Mulders分布函数，结合当前理论推导预测的结果，我们提供了两套合理的Boer-Mulders分布函数提取结果。利用两套提取结果并结合ZEUS、JLab和HERMES实验组的运动学范围，我们在非极化半单举深度非弹性散射过程中给出了cos2φ方位角不对称度的定量预测。结合已有实验数据，我们比较了理论预测结果与实验数据的差别，并给出了详细的分析。从预测结果中我们发现，π+子和π-介子单独产生的cos2φ方位角不对称度有着显著地区别。在我们的计算中，π-介子产生的不对称度可达到几个百分比，这个结果要大于π+产生趋于零的不对称度。在2008年同一时期，不同的两个理论组通过基于不同模型的理论分析也得到了非常相似的结果。值得注意的是，在此之前的实验分析中，不同实验组总把末态产生的π+介子和π-介子结合在一起考虑。因此我们建议未来一段时期即将进行的实验可将π+介子和π-介子产生单独测量分析。通过单独分析π+介子和π-介子产生的实验数据可以与理论预测有更加直接的比较，从而能更好对理论分析起到推进作用。