一、生平簡介
威耳孫,D.T.R.(Charles Thomson Rees Wilson,1869~1959),英國物理學家。1869年2月14日生於蘇格蘭的中洛錫安郡。1948年入劍橋大學的悉尼·蘇撒克斯學院,開始對物理學和化學產生興趣,1892年畢業後留校,在卡文迪許實實驗室擔任J.J.湯姆孫教授的助手。1896年獲得博士學位。1900年擔任劍橋大學的物理學講師等職務。1925年任劍橋大學傑克孫講座自然哲學教授。1934年退休,曾被選為英國皇家學會會員,並被授予科普利獎章。1959年11月15日在皮布爾斯郡逝世。二、科學成就
1894年夏末,威耳孫在他為了研究雲霧中的光學現象而建立的雲室中發現:潮濕而無塵的空氣膨脹時出現水滴。他認為這可能是水蒸氣以大氣中導電離子為核心而凝聚的結果。1896年他用當時新發現的X射線照射雲室中的氣體,觀察到處於過飽和狀態的水蒸氣的凝聚大量增加。X射線通過雲室中的氣體,能產生大量離子;他觀察到的現象證實了離子是水蒸氣凝聚的核心。因此,雲室可以用來探測帶電粒子,並可以用照相記錄。他的絕大部分有關“離子的凝聚核心作用”的工作是在1895~1900年間進行的。1911年他首先觀察到並照相記錄了α和β粒子的徑跡。到1928年,威耳孫已把雲室裝備得非常完善。接著,這一技術在全世界實驗室里得到推廣,取得很重要的成就。由於雲室的工作,威耳孫獲得1927年諾貝爾物理學獎。威耳孫從19世紀末開始長期從事大氣電現象的研究,1956年還寫了《雷雲電的理論》的論文送交皇家學會。
三、趣聞軼事
言者有意,聞者有心在擔任J.J.湯孫教授的助手期間,有一天,J.J.湯姆孫和威耳孫作業務交談,J.J.湯姆孫有意識地提起,為了研究原子現象,他十分需要一種特殊的儀器,用來顯示出電子在空間飛行的軌跡。雖然J.J.湯姆孫當時並沒有作為一項科研任務交給威耳孫,但是他卻很有心,埋頭鑽研起這個問題來。他年輕的時候就有建造人造雲的理想。他曾經回憶說:“那是1894年9月,有幾周時間我是在奈斯山頂上的天文台度過的。……當太陽光照耀在山頂四周雲上的時候,尤其是太陽周圍有彩環(日暈),或者彩環環繞著山頂,或者觀察者站在雲霧之上,令人驚異的光學現象就出現了。這極大地激發了我的興趣,使我渴望在實驗室中模擬這些觀象。”他終於想出了一個方法,讓濕空氣絕熱膨脹以後突然冷卻,就會產生雲霧,實現了人造雲。接著,他用經過淨化的沒有塵埃的濕空氣,使它膨脹以後冷卻,同時讓X射線穿入,X射線穿過的地方空氣被電離,帶電離子就會象塵埃一樣形成細微的水滴,顯示出X射線的運動軌跡。威耳孫還進一步發現如果體積膨脹不多,低於30%,那么只有帶負電的離子才能形成霧滴;如果體積膨脹很多,那么正、負帶電離子都能形成霧滴。威耳孫在1911年建造成第一台雲霧室,後人為了紀念他,把這種雲霧室稱做威耳孫雲室。J.J.湯姆孫對它給予高度評價:“這一方法對於科學的進步具有無法估量的價值。”J.J.湯姆生和盧瑟福用它拍下了α粒子和β粒子徑跡的照片;1925年布拉凱特用它研究人工放射性;1932年菲特用它研究中微子;1933年安德森(1905- )用它研究宇宙射線,發現了正電子,1937年又用它發現了介子。