我们常说，“我们处在原子时代。”在你的脑子里是不是闪 过这样的问题：“电子、原子那么小，是如何看见的呢？”到现在为止，我们用电子显微镜能看到某些原子，但是电 子还是看不见。那么，本世纪初的科学家是如何研究原子世界 的呢？确实，这个问题在原子核物理学发展早期，是科学家们遇 到的一个大难题。
用肉眼观察原子核的反应极为困难，因为参 加核反应的粒子很小，核反应持续的时间又非常短，谁也没法 看到它。这一难题一直困惑着科学家。第一个解决这个问题的是英国的物理学家威尔逊。他发明了云雾室，当有电子穿过云雾室的时候，用肉眼就能看到它 的踪迹。
后来以他的名字命名叫“威尔逊云雾室”。威尔逊的发明得力于大自然的启示。威尔逊出生在苏格 兰的农村，从小喜欢登山，山顶云雾的变幻深深地吸引着他。他 常常思考为什么高山顶上会经常云雾缭绕。有人告诉他，那是 因为高山上冷，在这种温度下，水蒸气遇到小的尘埃作为凝结 核便凝结为水滴，形成了雾。
1888年，威尔逊进入英国剑桥大学，后来成为剑桥大学的 研究生。一天，他的老师汤姆生向他提出需要一种能观测电子踪迹的仪器。威尔逊把老师的话记在心里，经常琢磨。他想到儿时观察的云雾，地面水蒸气受热后，是在热气流的 作用下而被推到高空的。上升的过程中，由于高空气压越来越 低，水蒸气不断膨胀，气体迅速膨胀时温度便下降，电冰箱的低 温就是靠工作物质的急剧膨胀产生的。
有人认为，如果没有尘 埃就不会产生云雾，但是在威尔逊自己制造的云雾中，空气中完 全没有尘埃也会有云雾产生。威尔逊思考：电子虽小，在通过饱 和水蒸气云雾的时候也应该造成水滴的凝结，水滴较大，肉眼不 就能看到粒子的踪迹吗！为了研究这个问题，威尔逊经常爬到 苏格兰最高峰那维斯峰顶，在那里观察云雾。
还带上仪器进行 测量。他发现在高空的云雾中有带电离子，从而证实了自己的 设想:带电离子能成为水蒸气的凝结中心。但是，云雾是在高山 的特殊条件下形成的，能不能在实验室的条件下再现呢？威尔逊有一双灵巧的手。据说当时剑桥大学没有一个人 能做出比他更出色的实验。
威尔逊曾经用火焰加热的方法制 造云雾，后来他动手制做了一个仪器。这个仪器十分简单，它 是一个有窗口的盒子，盒子上有个活塞，当使活塞迅速向下移 动的时候，盒子里的空气因体积扩大而冷却，里面充满了饱和 水蒸气。突然向下拉动活塞，和高山的情况类似，汽缸里的水 蒸气变成过饱和状态。
但是由于汽缸里非常干净，没有一粒灰 尘，水蒸气不会凝结成水滴。此时，如果有放射性物质放在汽 缸的一侧的窗口附近，带电粒子穿过过饱和水蒸气时就会留下 痕迹，这个痕迹就是一串小水滴。这就是威尔逊云雾室的构造 和原理。威尔逊的发明得益于对大自然的观察。
威尔逊云雾室为原子物理的研究立下了汗马功劳。为此， 威尔逊在1927年获得诺贝尔物理学奖。
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