摘要: 如果你曾走进剑桥大学的卡文迪许实验室博物馆，大概率会见到一台仍在运转的威尔逊云室(图1)。学过中学物理的人都知道，里面那些交错纷繁的白色径迹，记录的是X射线产生的高能粒子。你或许听说过，威尔逊因这项发明摘得了1927年的诺贝尔物理学奖；但你可能不知道的是，云室其实并非威尔逊的首创。
故事要从一场火烧云说起。威尔逊当时任教于剑桥大学悉尼·苏塞克斯学院，他研究云室的初衷颇为浪漫——纯粹是想在实验室里重现苏格兰高地上空那瑰丽如火山的晚霞。翻阅文献时，他发现法国工程师埃特肯早已造出了一台“造云装置”：将水静置于密闭玻璃瓶中，待蒸气饱和后突然连通真空瓶，气体因快速膨胀而降温，云雾随即涌现。埃特肯注意到一个细节——第一次膨胀时云雾浓密，但等水滴落定、空气“清净”后再膨胀，云便消失了。他由此断定：水蒸气必须依附空气中的尘埃，才能凝结成可见的水滴。威尔逊没有止步于此。他换用更大的玻璃瓶，并尝试把膨胀比推得更高。当膨胀比大于埃特肯设计值25%时，奇迹发生了——即便彻底排除了灰尘，云雾依然如约而至！埃特肯的“无尘则无云”定律在此失效。第一次膨胀照旧产生浓雾，但在后续的膨胀中，原本“干净”的空气里竟持续生成薄雾。威尔逊坚信，空气中必然潜藏着某种“看不见”的凝结核。它究竟是什么？