量子多体问题至今无法用量子力学进行精确求解，是物理学研究的热点之一。多体问题中的原子分子能级及粒子间的关联效应一直是原子分子物理研究的基本问题之一，而一个多电子原子是能够研究多体问题的最简单的量子体系，高激发态原子的多体效应尤为突出，这主要体现在两个方面：能级结构和环境对电子性质及其动力学的影响。清楚地阐明电子-电子关联作用对原子分子的结构及其动力学过程的影响，是原子分子物理长期以来持续不断的热点课题之一。同时冷里德堡原子具有里德堡原子的奇异性质和极低的速度，使得人们可以从容地观察里德堡原子之间的以及里德堡原子与外界环境的相互作用，并且稠密的冷里德堡原子可以自发地演化成超冷等离子体，此时原子与周围的自由电子和里德堡电子强烈耦合，体现丰富的多体效应。冷里德堡原子和超冷等离子体为原子分子物理中多体关联问题的深入研究提供了一个理想的载体和环境。本文计划从理论和实验两个方面对多电子原子高激发态进行研究。理论上计算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。实验上搭建一套铷的磁光阱系统，实现铷原子的多普勒冷却，为进一步研究高激发态原子的精细能级结构以及特殊环境下的原子参数及其动力学过程做好实验准备。具体工作包括：　　 1.在多通道量子亏损理论(MQDT)的框架下，用从第一原理出发的相对论多通道理论(RMCT)计算了钪原子的八个自电离里德堡系列。具体是：4s2(1S0)nf，2F,Jπ=(7/2)-，3d4s(1D2)nf，2F,Jπ=(5/2)-，3d4s(1D2)np，2F,Jπ=(5/2)-，3d4s(1D2)np，2D，Jπ=(5/2)-，3d4s(1D2)nf，2D，Jπ=(3/2)-，3d4s(1D2)np，2D，Jπ=(3/2)-，3d4s(1D2)nf，2P，Jπ=(1/2)-，3d4s(1D2)np，2P,Jπ=(1/2)-，目前的计算结果显示，普遍来说偶极极化效应比较重要。通过在计算中引入起主要作用的通道，充分考虑钪原子的电子-电子关联作用，计算的这些自电离里德堡系列的量子数亏损与实验值之差普遍小于0.04。对这八个自电离里德堡系列的理论研究，是目前从第一原理出发进行计算取得的最好的结果。　　 2.在相对论多通道理论(RMCT)的基础上，完善了一套标识自电离实验谱峰的方法。首次在实验和理论上很好地分析了钪经中间态3d4s4p2F5/2在52625-54046 cm-1区间的实验谱。标识出了三个收敛于3d4s1D2的自电离里德堡系列，一个收敛于3d23F2或3d21D2的共振态，以及一个明显地收敛于3d4s(3D3)的自电离里德堡系列。基于上述标识，找到了对这段谱起主要作用的通道，并通过和实验数据比较得到了它们各自的跃迁矩阵元Dα，结合由相对论多通道理论(RMCT)直接计算得到的MQDT参数(本征量子数亏损μα、转换矩阵Uiα)，重构了第一电离域(52922cm-1)以上的谱，取得了和实验谱符合比较好的结果。　　 3.从零开始搭建了一套铷原子的磁光阱系统，以实现铷原子的多普勒冷却。具体包括：自行设计和实现了可用于铷蒸汽式磁光阱的超高真空系统(1.0×10-7Pa)；基于Toptica的两台激光器TA100和DL100，以及声光调制器，设计和实现了适用于铷原子冷却的激光光路系统；自制了磁光阱线圈；基于一台CCD搭建的冷原子参数测量系统，包括实验采集和数据处理系统。　　 4.利用搭建的磁光阱，我们冷却和囚禁了大约108个铷原子，冷原子的密度大约在1011/cm3，温度大约为300μK。并初步研究了实验参数对冷原子参数(温度、密度等)的影响，为后面的实验做好了准备。