格点量子色动力学（Lattice Quantum ChromoDynamics,Lattice QCD）预言夸克和胶子在极高的温度或重子密度下能从强子中解禁闭,形成一种被称为夸克胶子等离子体（quark-gluon plasma,QGP）的新物质状态。QGP被认为存在于宇宙大爆炸之后不久的早期宇宙中,在实验室中可以通过相对论重离子对撞来达到生成QGP的极端条件。对QGP性质的研究是高能核物理领域的前沿方向。位于布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机（The Relativistic Heavy Ion Collider,RHIC）就是专门用来寻找并研究QGP性质的实验装置。在相对论重离子对撞过程中,被加速到接近光速的原子核会激发出极强电磁场,产生的磁感应强度可以达到1014特斯拉的量级。这是目前宇宙中已知的最强的电磁场。该电磁场可以在QED（Quantum ElectroDynamics）和QCD中引起各种有趣的现象,例如手征磁效应（Chiral Magnetic Effect,CME）、各向异性粲夸克偶素的产生以及末态强子的极化现象等。这些现象对理解QGP的特性具有重要意义。极强电磁场下QGP的新奇现象已经成为相对论重离子碰撞领域的研究热点,吸引了许多实验和理论的关注。然而,实验上对初始极强电磁场本身的性质研究还很匮乏。对这一随着时间极速衰减的初始电磁场能否存续到QGP阶段,实验上还没有找到证据,也缺少相应的实验手段。双轻子可以通过接近光速运动的重离子生成的强电磁场的碰撞产生。由于不参与强相互作用,它被认为是研究极强电磁场的理想探针。高速运动的重离子可以产生与运动方向垂直的横向电磁场。由于它的电场和磁场也相互垂直,并且具有几乎相同的幅度,这种性质非常类似于光子的电磁场,该横向电磁场可以量子化为一束准实光子,即等效光子近似（Equivalent Photon Approximation,EPA）。当两个接近光速运动的原子核相互碰撞时,两个原子核发出的准实光子可以相互作用产生双轻子对,称为Breit-Wheeler过程。由于光子基本沿着束流方向,这个过程产生的双轻子对的横动量（pT）很小。这是它们与其他来源产生的双轻子的主要区别,使得相干光子-光子作用过程产生的双轻子能够在实验中被分辨出来,用以研究电磁场性质。此外,处于极强电磁场中的真空由于极化会表现出双折射的光学特性,从而引起双轻子的方位角调制。因此,相干光子-光子过程生成的双轻子还可以用于寻找真空双折射现象,研究极强电磁场下的QED特性。本论文通过分析RHIC上的螺旋径迹探测器（the Solenoidal Tracker At RHIC,STAR）在2011年和2014年采集的200 GeV金核-金核对撞产生的数据,测量了偏心碰撞中相干光子-光子作用过程产生的双缪子。这是实验上首次测量相对论重离子偏心对撞中相干光子-光子相互作用过程产生的低不变质量区间的双缪子谱。测量的双缪子不变质量谱（0.44＜Mμμ＜0.56 GeV/c2）相比于强子衰变贡献（hadronic cocktails）在60-80%和40-60%的中心度下都有明显的增强。双轻子对的横动量谱测量结果显示这种增强主要存在于pT＜0.1 GeV/c,而在pT＞0.1 GeV/c时与强子衰变贡献的产额相当。将总的双缪子对产额减去强子衰变贡献的产额,可以得到增强的产额。理论模型EPA-QED计算可以很好的描述增强产额及其pT依赖。实验结果与理论模型的一致表明这一增强的产额确实来自于极强电磁场诱导的相干光子-光子相互作用过程。本论文还测量了 60-80%中心度下双轻子的pT2谱,并计算了双轻子谱的横动量展宽（（?））。双轻子谱的横动量展宽具有碰撞参数依赖性。如果QGP通过电磁感应等效应束缚了部分原初极强电磁场,光致产生的双轻子在穿过QGP时可能会与其相互作用而获得额外的横动量展宽。本论文的实验结果可以被考虑了碰撞参数依赖性的理论模型EPA-QED很好描述,并没有发现额外的展宽。未来还需要提高实验精度来寻找QGP中强电磁场存在的证据。此外,本论文还首次测量了相干光子-光子相互作用过程产生的双缪子的Δφ的角度调制,这个分布和真空双折射效应有关。实验测得的cos（4Δφ）的调制幅度具有3.5σ的信号显著度。我们同时观测到了显著度为2.3σ的cos（2Δφ）的调制。这两种调制幅度都与理论模型EPA-QED的预言相符。这为真空双折射现象的存在提供了很强的证据。上述实验结果及其与理论模型的比较可以帮助人们理解相对论重离子对撞产生的原初极强电磁场的强度与空间分布等特征,为极强电磁场下的QCD新奇现象研究提供了重要的参考,也为极强电磁场下QED的性质研究提供了重要的实验数据。