超冷里德堡原子气体在量子计算、量子模拟和量子传感等领域得到了广泛的研究。但是大多数研究都集中在具有一个价电子的碱金属原子上,像碱土原子这样的双价电子体系因其更丰富的电子结构和许多潜在的应用而在研究中引起了越来越多的关注。在本论文中,我们将介绍这个方向的实验和理论努力。这项研究的最终目标是使用基态锶原子的里德堡超冷气体来模拟相互作用的自旋模型。我们首先描述了一个经常用于产生锶原子超冷气体的设备的一些细节,包括一个双波长成像系统,用于系统地比较窄线宽吸收和宽线宽吸收。锶里德堡态是通过双光子过程从基态激发得到的,其中中间能级是亚稳态的。通过测量由紫外光耦合到中间态引起的5sns 3S1里德堡系列的Autler-Townes分裂,我们准确地绘制了相应的跃迁矩阵元,这与基于单活性电子的理论计算非常吻合模型。然后,我们通过使用多脉冲双光子激发方案监测光阱中基态锶原子数量的损失动力学,对5sns 3S1系列的里德堡-里德堡相互作用进行实验研究,多脉冲方法提高了检测的灵敏度。我们使用平均场模型描述对观察到的动力学过程进行建模,其中里德堡-里德堡相互作用被认为是单粒子光学布洛赫方程中的平均场偏移。通过该建模提取范德华相互作用的系数,然后与五个不同主量子数的理论计算的结果进行比较,实验结果很好的符合了理论计算结果。在本文的最后一部分,我们研究了无序伊辛自旋系统的弛豫动力学,其中考虑了软核势场中的伊辛相互作用。这种交互类型可以通过所谓的里德堡坠饰来实现,这是我们的下一个实验步骤。关于在这种情况下的磁化弛豫,我们推导出了均匀分布自旋系统的解析表达式,同时对高斯分布的自旋系统进行了数值研究。前一种情况下,在弛豫动力学中观察到三种不同的行为,特别是在无限长时间条件下,拉伸指数的衰减与恢复尺度不变性相关。对于原子位置为高斯分布的情况下,无序程度可以通过自旋样本的空间扩展来调整,这使得量子动力学研究能够从完全有序极限的相干演化到无序主导的情况。在这一部分中,我们还通过考虑基态和中间态的两级系统,简要介绍了我们在实现自旋哈密顿量方面的实验努力。