查爾斯·湯姆遜·里斯·威爾遜

查爾斯·湯姆遜·里斯·威爾遜(Charles Thomson Rees Wilson，1869年2月14日—1959年11月15日)，生于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年畢業于劍橋大學西得尼·薩賽克斯學院，后在劍橋大學一面做實驗研究，一面當醫學系的實驗演示員．1895年，他設計了一套設備，使水蒸氣冷凝來形成云霧．1912年，威爾遜為云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．用這個云室拍攝了α粒子的圖象．1927年，威爾遜因發明云室而與康普頓同獲諾貝爾物理學獎。

人物簡介

查爾斯·湯姆遜·里斯·威爾遜，生于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．

生平事跡

1892年畢業于劍橋大學西得尼·薩賽克斯學院，后在劍橋大學一面做實驗研究，一面當醫學系的實驗演示員．當時盧瑟福等一些青年科學家都是劍橋大學卡文迪許實驗室的研究生，威爾遜經常和他們一起參加茶余飯后的討論．

1894年，威爾遜在英國第一高峰蘇格蘭的本內維斯峰的天文臺度過了幾個星期的時間．在那里，他看到了陽光返照云彩的奇景，使他想在實驗室中再現它們，這就使他走上了發明云室（又稱云霧室）的道路．

1895年，他設計了一套設備，使水蒸氣冷凝來形成云霧．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后發現，無需塵埃，而用X射線照射云室時，云霧立即出現，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．對于正離子來說，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，有助于霧珠的擴大．

1912年，威爾遜為云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．用這個云室拍攝了α粒子的圖象．

1927年，威爾遜因發明云室而與康普頓同獲諾貝爾物理學獎．

威爾遜還研制了靈敏靜電計，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5×105 C．威爾遜從他的云室研究中知道負電荷核心聚集的水滴較大，他認為雨云一定是頂部帶正電，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，還向學會遞交了最后一篇論文《雨云電學原理》．

威爾遜(Charles Thomson Rees Wilson)是英國著名物理學家、威爾遜云霧室的發明者，1869年2月14日出生于蘇格蘭愛丁堡附近的格倫科西，其父是個農莊主。當威爾遜只有4歲時，父親就去世了。后來威爾遜隨同他的母親遷居曼徹斯特。年輕時，威爾遜在曼徹斯特受教育，學習過地質學、植物學與動物學。他原想當醫生，所以在歐文斯學院(現為曼徹斯特大學)時還學習生物學。1888年，威爾遜轉學到劍橋大學(Sussex學院)，在這里，他對物理學與化學發生濃厚的興趣，1896年獲得物理學博士學位。

1900年，威爾遜博士擔任劍橋大學物理學講師和物理學演示法教學者；1913年在氣象臺擔任氣象物理觀測員；1916年起，研究閃電。1918年成為大氣電學的講師;1925年教委任為劍橋大學杰克遜(Jackson)講座自然哲學教授，一直到1934年。1895年以后，威爾遜的研究涉及到大氣電學問題，特別是下雨和下雪時的放射性現象，也涉及應用金箔靜電計測量大氣電學問題。他想使基本粒子的徑跡處于可見狀態，乃至于可以拍成照片，于是作了一個杰出的實驗，讓放射性物質發射出來的粒子，穿過具有過飽和水蒸汽的空氣，從而使粒子的徑跡呈現為細小而又可見的云霧狀線條。據說1894年，威爾遜在海拔4000多米的尼維斯山頂旅游時，發現高山之巔很容易形成奇麗的迷茫霧景，便引起極大興趣。經過艱苦的研究，他終于知道了這是氣壓較低，的緣故。1895年，這位眼光銳利、頭腦敏捷的氣象學家在卡文迪許實驗室中設計一種方法使潮濕空氣在緊閉的容器內絕熱膨脹，從而使空氣冷卻，變成過飽和，讓水分凝結在塵粒上。他試圖通過這種方法從實驗室中復制出山頂上某些云霧效應所造成的那樣一幅美麗的自然圖景。繼而，他費盡心思從理論上研究霧點的成因。當他得知X射線的發現時，他便聯想空氣中離子的存在可能導致云霧的形成。他作了實驗，并在云霧室中找出由輻射留下的凝結水滴的軌跡。經過不懈努力，他終于發現霧點是由于水蒸汽附著在帶電粒子上而形成的。十一年之后，威爾遜所發明的云霧室裝置經過不斷改選已經達到完善的地步。實踐表明，云霧室在研究核物理中是不可缺少的工具，它還導致了后來汽泡室的發展。

威爾遜于1911年制造的第一個云霧室，現在看來是比較簡單的，然而卻是攻克現代科學堡壘的相當有用的一件銳利武器，尤其是早期對基本粒子的研究更是不可缺少的。因為有了它，觀察帶電基本粒子或離子的運動徑跡才成為可能。也正因為有了它，才打開了洞察微觀世界的窗戶。利用威爾遜云霧室取得的最重要的成就有：康普頓利用它演示康普頓反沖電子的存在，從而毫無疑問地證明康普頓效應的正確隊，康普頓因此于1927年與威爾遜分享諾貝爾物理學獎金；安德遜利用威爾遜云霧室從宇宙射線中法現正電子的存在，證實了狄拉克的理論預言，由于這一功績，安德遜于1936年獲得諾貝爾物理學獎金的一半；布菜克等人利用威爾遜云霧室做了關于電子和正電子同時產生和消失過程的可見演示，后來布萊夫由于進一步發展云霧室和由此而來的發現也于1948獲得諾貝爾物理學獎金；科克洛夫特等人所做的原子核衰變，也是依靠了威爾遜云霧室的幫助。以上所舉事實證明，如果沒有威爾遜云霧室，許多重要的原子核物理現象的揭露和研究都是不可能的。

在漫長的90年的生活中，威爾遜在其他方面也有很大貢獻。1956年，年已87高齡的威爾遜教授還發表了雷電的理論。他一生中，由于成績顯赫，獲得了各種榮譽與勛章；1900年被選為皇家學會成員；1911年獲得休斯獎章；1922年獲得皇家獎章；1920年獲得劍橋哲學學會的霍普金斯獎金；1921年獲得愛丁堡皇家學會的岡寧(Gunning)獎金；1925年獲得富蘭克林研究所的霍華德·波茨(Howard Potts)獎章；1927年于美國物理學家康普頓分享諾貝爾物理學獎金。1937年由英國女王指定為勛爵。他發明的威爾遜云霧室，已廣泛地應用于放射線、X射線、宇宙射線和其他核現象的研究。

1959年11月15日威爾遜在英國去世，享年90歲。