Первым прибором, с помощью которого стало возможным изучать характеристики частиц, стала камера Вильсона. Она состоит из цилиндра, заполненного парами спирта или воды. При резком опускании поршня температура внутри камеры падает, и пар становится пересыщенным. Влетающие через отверстие заряженные частицы становятся центрами конденсации. По пути (треку) движения частицы образуются капельки жидкости, так что трек можно сфотографировать и изучить. Чем больше длина трека, тем больше энергия частицы, а чем больше толщина трека, тем больше заряд и меньше скорость частицы.

В 1927 Вильсон был награжден Нобелевской премией по физике «за метод визуального обнаружения траекторий электрически заряженных частиц с помощью конденсации пара».

Рис. 1. Вильсон Чарлз Томсон

Что-либо подобное ионизационной камере Вильсона, писал Дж. Дж. Томсон, «трудно сыскать; она служит примером изобретательности, проницательности, умения работать руками, неизменного терпения и несгибаемой целеустремленности». Позитрон и другие элементарные частицы были открыты с помощью ионизационной камеры Вильсона, которая стала также неоценимым инструментом для исследования космических лучей.

Рис. 2. Камера Вильсона

Рис. 3. Треки частиц в камере Вильсона

Если поместить камеру в магнитное поле, то трек заряженной частицы искривляется. Радиус кривизны зависит от массы, скорости, заряда частицы и индукции магнитного поля.

Рис. 4. Треки частиц в магнитном поле