簡介
查爾斯·湯姆遜·里斯·威爾遜(Charles Thomson Rees Wilson)1869年2月14日生於英國蘇格蘭愛丁堡附近的格倫科西,父親在蘇格蘭因試驗牧羊農場而很有名。威爾遜1892年畢業於劍橋大學西得尼·薩賽克斯學院,後在劍橋大學一面做實驗研究,一面當醫學系的實驗演示員。
設計形成
1895年,他設計了一套設備,使水蒸氣冷凝來形成雲霧。當時人們認為,要使水蒸氣凝結,每顆霧珠必須有一個塵埃為核心。威爾遜仔細除去儀器中的塵埃後發現,無需塵埃,而用X射線照射雲室時,雲霧立即出現,這證明凝聚現象是以離子為中心出現的。經過四年研究,他總結出,當無塵空氣的體積膨脹比為1.25時,負離子開始成為凝聚核心;當膨脹比為1.28時,負離子全部成為凝聚核心。對於正離子來說,膨脹比為1.31時開始成為凝聚核心,膨脹比為1.35時全部成為凝聚核心。另一方面,他還指出,離子的電荷對水蒸氣分子產生作用力,有助於霧珠的擴大。1912年,威爾遜為雲室增設了拍攝帶電粒子徑跡的照相設備,使它成為研究射線的重要儀器。用這個雲室拍攝了α粒子的圖象。
獲獎
1927年,威爾遜因發明雲室而與康普頓同獲諾貝爾物理學獎。
威爾遜還研製了靈敏靜電計,用拴住的氣球升到不同高度測量大氣中的電場,發現在晴朗的天空中,總存在方向指向地面的電場,電位梯度為100V/m~200V/m,整個地球的負電荷總量約為5×10∧5C。威爾遜從他的雲室研究中知道負電荷核心聚集的水滴較大,他認為雨雲一定是頂部帶正電,底部帶負電的,因此雨水落下來使地球帶負電。
1959年11月15日,威爾遜在蘇格蘭卡洛普斯去世,終年90歲。1956年,當他87歲時,他作為英國皇家學會年紀最大會員,還向學會遞交了最後一篇論文《雨雲電學原理》。
選自
:《物理教師手冊》
雲室
cloud chamber
早期的核輻射探測器,也是最早的帶電粒子徑跡探測器。1896年由C.T.R.威爾遜發明,又稱威爾C.T.R.威爾遜改進過的雲室(1912)威爾遜雲室。利用純淨的蒸氣絕熱膨脹,溫度降低達到過飽和狀態,這時帶電粒子射入,在經過的路徑產生離子,過飽和氣以離子為核心凝結成小液滴,從而顯示出粒子的徑跡,可通過照相拍攝下來。雲室中的氣體大多是空氣或氬氣,蒸氣大多是乙醇或甲醇。根據徑跡上小液滴的密度或徑跡的長度可測定粒子的速度;將雲室和磁場聯用,根據徑跡的曲率和彎曲方向可測量粒子的動量和電性,從而可確定粒子的性質。在歷史上,雲室對粒子物理起過重大作用,曾用它發現了e+、μ-、Κ+0和Λ、Ξ-等粒子。