چارلز تامسون ریس ویلسون

چارلز تامسون ریس ویلسون (به انگلیسی: Charles Thomson Rees Wilson) (زاده ۱۴ فوریه ۱۸۶۹ – درگذشته ۱۵ نوامبر ۱۹۵۹)، یک فیزیک‌دان و هواشناس برجسته اهل اسکاتلند بود.

شهرت عمده او به دلیل اختراع اتاقک ابر است؛ دستگاهی که مشاهده مسیر ذرات زیراتمی را برای نخستین بار ممکن ساخت. او به خاطر این اختراع ارزشمند، در سال ۱۹۲۷ به همراه آرتور کامپتون، برنده جایزه نوبل فیزیک شد.
 اوایل زندگی و تحصیلات 
ویلسون در محله‌ای به نام گلنکورس در میدلودیان، واقع در اسکاتلند به دنیا آمد. پدرش، جان ویلسون، کشاورزی بود که گوسفند پرورش می‌داد و زمانی که چارلز تنها چهار سال داشت، درگذشت. پس از مرگ پدر، مادرش به همراه خانواده به منچستر نقل مکان کرد.
او تحصیلات اولیه خود را در مدرسه گرین‌هیس گذراند و سپس وارد کالج اونز (که امروزه بخشی از دانشگاه منچستر است) شد. در ابتدا، ویلسون قصد داشت در رشته زیست‌شناسی تحصیل کند تا پزشک شود، اما به مرور زمان علاقه او به علوم فیزیکی و شیمی بیشتر شد. در سال ۱۸۸۸، او با دریافت بورس تحصیلی وارد کالج سیدنی ساسکس در دانشگاه کمبریج شد و در آنجا به تحصیل فیزیک و شیمی پرداخت. در کمبریج، او تحت تأثیر جوزف جان تامسون (کاشف الکترون) قرار گرفت و به آزمایشگاه کاوندیش پیوست.
 ابداع اتاقک ابر 
ایده اختراع اتاقک ابر نه از فیزیک ذرات، بلکه از علاقه ویلسون به هواشناسی نشأت گرفت. در تابستان ۱۸۹۴، او برای کار در رصدخانه بن نویس، که بر فراز بلندترین کوه اسکاتلند قرار داشت، انتخاب شد. در آنجا، او مجذوب پدیده‌های جوی، به ویژه تشکیل ابرها و پدیده‌ای نوری به نام شبح بروکن شد؛ پدیده‌ای که در آن سایه ناظر بر روی مه یا ابر تشکیل می‌شود و با حلقه‌های رنگین‌کمانی احاطه می‌گردد.
ویلسون پس از بازگشت به کمبریج، تصمیم گرفت این پدیده را در آزمایشگاه بازسازی کند. او هوای مرطوب را در یک محفظه محبوس کرد و با انبساط ناگهانی حجم ظرف، دمای هوا را کاهش داد. این کاهش دما باعث می‌شد هوا به حالت فراسیرشدگی برسد و بخار آب روی ذرات گرد و غبار موجود در هوا میعان کند و ابر تشکیل شود.

ویلسون متوجه شد که حتی پس از حذف کامل ذرات گرد و غبار، اگر انبساط هوا به اندازه کافی زیاد باشد، باز هم قطرات آب تشکیل می‌شوند. او با آزمایش‌های دقیق دریافت که در غیاب غبار، یون‌ها (ذرات باردار) می‌توانند به عنوان هسته‌های میعان عمل کنند.

پس از کشف پرتو ایکس توسط ویلهلم رونتگن در ۱۸۹۵، ویلسون از این پرتوها برای یونیزه کردن هوای داخل محفظه استفاده کرد و مشاهده کرد که مه غلیظی تشکیل می‌شود.
در سال ۱۹۱۱، او مدل پیشرفته‌تری از دستگاه خود را ساخت که می‌توانست مسیر حرکت ذرات باردار (مانند ذرات آلفا و ذرات بتا) را آشکار کند. هنگامی که یک ذره باردار از میان محفظه عبور می‌کرد، در مسیر خود اتم‌های هوا را یونیزه می‌کرد و بخار آب روی این یون‌ها می‌نشست. نتیجه نهایی، ظهور خطوط سفید و باریکی از مه بود که مسیر دقیق حرکت ذره را نشان می‌داد.
 دوران علمی و پژوهش 
پس از اختراع اتاقک ابر، ویلسون تمرکز خود را بر روی درک عمیق‌تر پدیده‌های اتمی و جوی گذاشت. تحقیقات او را می‌توان به دو بخش اصلی تقسیم کرد:
 فیزیک ذرات 
اتاقک ابر ویلسون به یکی از مهم‌ترین ابزارهای تاریخ فیزیک ذرات تبدیل شد. پیش از اختراع آشکارسازهای الکترونیکی مدرن، این اتاقک تنها وسیله‌ای بود که فیزیکدانان می‌توانستند با آن "دیده شدن" ذرات بنیادی را تجربه کنند. کشفیات مهمی توسط سایر دانشمندان با استفاده از این دستگاه انجام شد، از جمله:
 کشف پوزیترون توسط کارل دیوید اندرسون.
 کشف میون و بسیاری از ذرات دیگر در پرتو کیهانی.
 الکتریسیته جوی 
علاوه بر فیزیک اتمی، ویلسون علاقه زیادی به مطالعه الکتریسیته در جو زمین داشت. او نظریه‌ای دربارهٔ نحوه باردار شدن ابرها در هنگام توفان تندری ارائه داد. ویلسون مکانیزمی را پیشنهاد کرد که در آن قطرات باران با بار الکتریکی القایی در میدان الکتریکی زمین حرکت می‌کنند و باعث جداسازی بارهای مثبت و منفی در ابر می‌شوند.
او همچنین ابزارهایی برای اندازه‌گیری میدان الکتریکی در نزدیکی سطح زمین طراحی کرد و تخمین‌های دقیقی از ولتاژ تخلیه الکتریکی در آذرخش ارائه داد.
 جوایز و افتخارات 
چارلز ویلسون به دلیل خدمات ارزنده‌اش به علم فیزیک، جوایز متعددی دریافت کرد:
 عضویت در انجمن سلطنتی: در سال ۱۹۰۰ انتخاب شد.
 مدال هیوز: در سال ۱۹۱۱.
 مدال رویال: در سال ۱۹۲۲.
 جایزه نوبل فیزیک: در سال ۱۹۲۷ «به خاطر روش او برای آشکارسازی مسیر ذرات باردار الکتریکی به وسیله تراکم بخار». او این جایزه را مشترکاً با آرتور کامپتون دریافت کرد.
 مدال کاپلی: در سال ۱۹۳۵ (که بالاترین نشان علمی انجمن سلطنتی است).
 زندگی شخصی 
در سال ۱۹۰۸، ویلسون با «جسی فریزر» دختر یک کشیش ازدواج کرد. حاصل این ازدواج چهار فرزند (دو پسر و دو دختر) بود. او در زندگی شخصی به عنوان مردی بسیار متواضع، کم‌حرف و دقیق شناخته می‌شد. با وجود شهرت جهانی، او تا پایان عمر روحیه‌ای آرام داشت و عاشق طبیعت و پیاده‌روی در کوهستان‌های اسکاتلند بود.
 سال‌های پایانی و مرگ 
ویلسون در سال ۱۹۳۴ از سمت استادی در دانشگاه کمبریج بازنشسته شد و به زادگاهش اسکاتلند بازگشت. با این حال، او تا اواخر عمر و حتی در سنین بالای هشتاد سالگی، به تحقیقات خود در زمینه الکتریسیته جوی و پرواز با هواپیما بر فراز توفان‌ها برای مطالعه ابرها ادامه داد.
چارلز تامسون ریس ویلسون سرانجام در ۱۵ نوامبر ۱۹۵۹ در سن ۹۰ سالگی در کارلوپس، نزدیکی ادینبرو درگذشت.
 میراث 
اختراع ویلسون، یعنی اتاقک ابر، مسیر فیزیک تجربی را در قرن بیستم تغییر داد. ارنست رادرفورد، پدر فیزیک هسته‌ای، اتاقک ابر را «اصیل‌ترین و شگفت‌انگیزترین ابزار در تاریخ علم» نامید. اگرچه امروزه ابزارهای پیشرفته‌تری مانند اتاقک حباب و آشکارسازهای سیلیکونی جایگزین آن شده‌اند، اما اصول اولیه کار ویلسون همچنان پایه‌ای برای درک تعامل تابش با ماده است. دهانه برخوردی «ویلسون» بر روی ماه به افتخار او، الکساندر ویلسون و رالف المن ویلسون نام‌گذاری شده است.

 منابع 

رده:دانشگاهیان دانشگاه کمبریج
رده:اعضای انجمن سلطنتی
رده:اعضای انجمن سلطنتی ادینبرو
رده:اهالی میدلودین
رده:برندگان جایزه نوبل اهل اسکاتلند
رده:برندگان جایزه نوبل اهل بریتانیا
رده:برندگان جایزه نوبل فیزیک
رده:برندگان مدال پادشاهی
رده:دانش‌آموختگان دانشگاه منچستر
رده:درگذشتگان ۱۹۵۹ (میلادی)
رده:دریافت‌کنندگان مدال کاپلی
رده:زادگان ۱۸۶۹ (میلادی)
رده:شیمی‌دانان اهل اسکاتلند
رده:فیزیک‌دانان آزمایشگاهی
رده:فیزیک‌دانان اهل اسکاتلند
رده:فیزیک‌دانان سده ۲۰ (میلادی)
رده:هواشناسان اهل اسکاتلند
رده:فیزیک‌دانان سده ۲۰ (میلادی) اهل بریتانیا