激发电子具有高主量子数n的里德堡原子,有许多奇异的特性,例如尺寸大(∝n2),激发能高(Ebind∝-1/n2),碰撞截面大(∝n4),能级密集(∝1/n3),等等。因此里德堡原子是研究多体效应和碰撞动力学的较为理想的量子体系。本论文计划从理论和实验两个方面对里德堡原子进行研究。理论上计算了具有三个价电子的钪原子的高激发态能级结构,研究其中的电子-电子关联作用。实验上搭建一套制备铷冷里德堡原子的实验平台。具体工作包括:　　 1.在多通道量子数亏损理论(MQDT)框架下,利用相对论多通道量子数亏损理论(RMCT),在四个层次的近似下计算自电离里德堡系列3d4s(1D2)np2Po1/2,即单通道计算(冻结实近似)、考虑偶极极化效应的计算、考虑四极极化效应的计算、同时考虑偶极极化效应和四极极化效应的计算。我们的计算表明同时考虑偶极极化效应和四极极化效应的计算能较好地说明该系列的电子-电子关联效应；　　 2.解决铷冷原子实现过程中常出现的三个问题,即真空故障,冷原子形状畸变及玻璃阱里铷是否存在；　　 3.完成用于将冷原子激发到里德堡态或将冷原子直接电离的激光系统的搭建;　　 4.完成激发光路的搭建,使激发光通过三束冷却光交汇的中心,即激发光通过冷原子云；　　 5.初步搭建了冷里德堡原子和超冷等离子体的探测体系。