チャールズ・トムソン・リーズ・ウィルソン
Advisory Committee on Aeronautics.(1919)
Investigations on lighting discharges. Phil.Trans.A,221,104.(1921)
Investigation on X-Rays and β-Rays by the Cloud Method.Prat I:X-rays. Proc.Roy.Soc.A,104,1.(1923)
Investigation on X-Rays and β-Rays by the Cloud Method.Prat II:β-rays. Proc.Roy.Soc.A,104,192.(1923)
The acceleration of β-particles in strong electric fields such as those of thunderclouds. Proc.Camb.Phil.Soc.22,534.(1925)
Some thunderstorm ploblems. F.Franklin Inst.209,1.(1929)
On a new type of expansion apparatus. Proc.Roy.Soc.A,142,88.(1933)
A theory of thundercloud electricity. Proc.Roy.Soc.A,236,297.(1956)
ウィルソンは1916年の論文で雷雲の持つ電気量と雷雲の正負の電荷の分布を明らかにした。当時はロンドン気象台長のシンプソンの説が有力視されていた。シンプソンは雷の電光写真の分析から、雷光の枝分かれはほとんどが雲から地面の方向に向かっていることを明らかにした。シンプソンは空気中の火花の実験から、電場のある中で運動するイオンは衝突過程で正負に分かれ、同じ電場中では陰イオンは正イオンよりも比べものにならないぐらい速く動くと考えた。シンプソンはこの結果雷雲は下部が正に帯電し、その下の地面では負電荷が誘導されているという説を唱えた。
ウィルソンは雷雲の電荷によって地面に誘導される電気量の変化を測定する実験装置を作り、その装置をケンブリッジの郊外に建てた小さな小屋に設置して、雷雲が来るごとに雷雲の通過時に地面の電荷がどのように変化するかを観測した。その結果、雷雲は上部が正、下部が負に帯電した双極子であることを確認した。これは雷雲下部が正に帯電しているとするシンプソンの理論とは正反対の結果であった。またウィルソンは雷雲内の電気量はだいたい30クーロンであると推定した。シンプソンはその後数年沈黙していたが、新たな観測結果をもとに雷雲内のさらに詳しい電気分布を明らかにし、概ねウィルソンの正しいことと、部分的にはシンプソンの考えも成り立つことを示した。
ノーベル財団はウィルソンの受賞理由の中で、「この数年、ウィルソンの方法によって新しく科学的に極めて重要な結果が達成されましたが、それは他の方法では得られなかったでしょう。この結果によって、ウィルソンの発見がかなり以前になされたにもかかわらず、ノーベル賞の受賞要件を満たしているのです。(略)あなたが巧みな膨張法を発見してから長い年月がたちましたけれども、あなたの発見の価値は、あなた自身の熱心な研究と、他の人びとによって得られた結果とによって、きわめて高められました。」と功績を称えている。ウィルソン霧箱を使って宇宙線の研究を行ってノーベル物理学賞を受賞したパトリック・ブラケットは、1960年に「C.T.R.ウィルソンが撮ったこれらの初期の放射線飛跡の写真は、今日でもなお、この種の写真のなかでは技術において最優秀の部に属する」と述べている。
ウィルソンは1910年から「イオンを可視化する研究」をはじめた。ウィルソンは水蒸気の凝結を使えば、空気中のイオンを水滴として目に見えるようにでき、イオンを数えることができると考えたのである。ウィルソンは膨張装置で水滴の写真が撮れるように実験装置の改良を行った。目的は「イオン電荷を直接測定する」ことだった。
その当時すでに放射線の研究が進んでおり、α線やβ線が飛ぶと、空気中にイオンでができることが知られていた。ウィルソンは「α線やβ線の電離作用によってできる空気中のイオンに水を凝縮させて可視化させる可能性と写真を撮る可能性」を追求した。1911年に装置の改良を行い、膨張装置の中にラジウムをつけた細い針を入れて、初めてα線の飛程に沿って霧の美しい効果が観察された。糸のように細いβ線の飛跡も見ることに成功した。ウィルソンはその結果を1911年4月に王認学会に投稿した。1911年の夏に装置を改良し1911年の冬にも撮影に成功し、1912年6月の論文として王認学会に投稿した。この論文の中でもウィルソンは実験装置のことをcloud chamberと呼んでいる。1912年から1913年の冬にかけてX線の効果を知るために撮影を行った。その写真はコンプトン散乱を可視化したものとなった。ウィルソンはその功績が認められ、アーサー・コンプトンと同時に1927年にノーベル物理学賞を受賞した。
ウィルソンはスコットランドのエディンバラの近くのグレンコース郡に生まれた。ウィルソン家は代々の農家で、父は牧羊業者で母は製糸業を営む家の出であった。4歳の時に父を失い、母はウィルソンを連れてマンチェスターに移り、彼はそこで教育を受けた。大学はオーエン大学で現在のマンチェスター大学である。大学生のときは医者になるつもりで動物学を専攻した。しかし、ここで物理学教授のバルファー・スチュアート(1828-1887)に出会い、物理学に興味を持つようになった。