云室是早期的核辐射探测器，也是最早的带电粒子径迹探测器。因发明者是英国物理学家威尔逊，所以一般称为威尔逊云室。威尔逊（1869-1959）于1894年开始研究云中的光学现象，1895年设计了一套使水蒸气凝结成云的设备。当时人们普遍认为，水蒸气要凝结，每个雾滴必须有一个尘埃核心。威尔逊发现，潮湿无尘的空气膨胀时就会出现水滴，他认为这可能是水蒸气在大气中的导电离子周围凝结的结果。
威尔逊云室
1896年，他利用新发现的X射线照射云室中的气体，观察到X射线穿过的地方空气被电离，带电离子形成微小的水滴，显示出X射线的运动。威尔逊在云室中加装了照相机，拍摄带电粒子的轨迹，使云室成为研究射线的重要仪器。1911年，他首次利用云室观察并拍摄记录了α和β粒子的轨迹。
师从著名物理学家卢瑟福的物理学家布莱克特（SS，1897-1974）曾利用威尔逊云室进行核物理和宇宙线研究，1921年起在剑桥大学卡文迪什实验室工作多年，1924年首次利用云室照片成功验证了人造光核转变，即氦-14原子核捕获α粒子，变成氧-17。原来云室随时记录粒子轨迹，不管它们是否有意义。
1923年，美国物理学家康普顿利用威尔逊发明的云室，成功观察了光子与电子的碰撞。
1925年，布莱克特对威尔逊云室进行了重要改进，将盖革计数器与云室结合起来。云室记录由其上方的盖革计数器检测粒子激活。几乎每张照片都包含着令人着迷的东西，为云室在现代物理研究中的应用翻开了新的篇章。云室实验很快表明，电子携带的能量高达10亿电子伏特，比以前已知的放射性电子能量高出1000倍。布莱克特对威尔逊云室方法的改进以及他在核物理和宇宙射线领域的发现使他获得了1948年的诺贝尔物理学奖。
1928年后，此项技术在世界各国相关实验室推广，并取得重要成果，威尔逊因在云室方面的贡献获得了1927年诺贝尔物理学奖。
威尔逊云室中显示的粒子轨迹
在威尔逊云室中获得的典型粒子轨迹
1932年，安德森（，1905-1991）和内德迈尔（，1907-1988）将云室置于强磁场中观测宇宙线。宇宙线进入云室后会留下径迹，可以拍摄径迹照片进行分析。安德森每隔15秒给云室充气一次，并拍照。通过对1300张粒子径迹照片进行详细分析留学之路，发现某个粒子的径迹与当时已知的带电粒子径迹不同。根据径迹偏转的方向可以判断这个粒子的电荷为正，根据径迹曲率的大小可以推断这个粒子比质子轻得多，质量几乎与电子相等。
安德森后来在了解了狄拉克的理论后才意识到，他们发现的粒子正是英国物理学家保罗·A·M·狄拉克（1902-1984）预言的“反”粒子。正电子的发现是物理学史上的又一个里程碑，说明了理论对于认识未来世界的巨大作用；更重要的是，这是人类首次在实验中发现反物质，是人类认识物质世界的一大飞跃，也为物理学家探索新粒子指明了新的方向。安德森凭借这一重大发现获得了1936年的诺贝尔物理学奖。就在安德森发现正电子几个月后，布莱克特也用他拍摄的正电子-电子对产生过程的宇宙射线径迹照片，有力地证实了正电子的存在。
1930年，华裔物理学家王淦昌（1907—1998）在德国柏林大学威廉皇帝化学研究所读研究生时，得知博特（W. Bothe，1891—1957）曾用α粒子轰击铍核，产生强穿透辐射，而博特却将其解释为γ辐射。王淦昌对此心存疑虑，曾两次向导师迈特纳（L.，1878—1968）建议，用云室作为探测器重复博特的实验，这样比博特用计数器的实验更能阐明他所发现的穿透辐射的真实性质，但迈特纳没有采纳他的建议。
1932年，英国物理学家查德威克（1891—1974）利用电离室、计数器和云室实验证明，玻尔的穿透辐射不是伽马射线，而是一种以前未被发现的质量与氢原子核（质子）相近，但不带电荷的中性粒子。这正是卢瑟福1920年所推测的存在于原子核中的中性粒子，即中子。中子的发现，不仅改变了当时人们对物质结构的认识李雾物理学家，而且为研究和改变原子核提供了有力的手段，促进了核裂变研究的发展和原子能的利用。由于这一重要发现，查德威克获得了1935年的诺贝尔物理学奖。
1935年，日本理论物理学家汤川秀树（1907-1981）预言了一种质量介于电子和质子之间的粒子。1937年，内德尔迈尔和安德森在宇宙线云室实验中探测到了一种质量约为200个电子的粒子。物理学家普遍认为，这种粒子就是汤川秀树预言的粒子，并将其命名为介子。实际上，核力理论所需的粒子是π介子，直到几年后才被发现。在云室中发现的粒子被重新命名为μ子，后来又简称为μ子。现在μ子已经不再属于介子了。
云室技术在许多领域都有应用，在探测器发展史上曾有过辉煌。20世纪30年代初是云室应用的鼎盛时期，许多学者创造性地利用云室取得了许多重要成果。即使在更灵敏的径迹探测器发明之后，云室技术仍偶尔被使用。
华裔物理学家霍秉权（1903-1988）1931年进入剑桥大学研究院，他被导师威尔逊发明的“威尔逊云室”深深吸引。但霍秉权发现，这个举世闻名的“云室”并不完美，上下跳动的滚轮不易控制，影响了“云室”的有效性。他多次进行实验，最终用橡胶膜代替了原来的铜活塞。橡胶膜代替原来的活塞密封性好，膨胀速度快，变形减少，大大提高了云室的有效性。威尔逊亲自在英国皇家学会撰文介绍这一成果。
1935年2月，霍秉权应清华大学物理系赵忠尧教授之邀，到清华大学任教。他一边教书，一边潜心科研。他亲手制作了一个小型“云室”，并在此基础上制成了观测宇宙线的“双云室”。这种“双云室”能清晰地观察到宇宙线的轨迹，性能良好。这一创造得到了国际著名物理学家玻尔和威尔逊的充分认可。受战争影响，他随校迁往昆明，继续潜心制作研究宇宙线的“大云室”。
1946年，华裔物理学家张文裕（1910—1992）在美国设计建造了自动控制、选择和记录稀有宇宙线事件的云室，用于研究宇宙线中介子与物质的相互作用。实验证明，介子被原子核吸收后，并没有放出α粒子，也就是没有引起爆炸的“碎星”径迹，从而证明了介子是非强相互作用粒子李雾物理学家，否定了介子武器的传言。在进一步的研究中，他发现了介子原子，国际上称之为“张辐射”。
1956年回国后，张文宇提议在云南高山站建设大云室群，研究高能宇宙线粒子引起的高能核效应。他利用从国外带回来的高档平板玻璃和一些实验工具，建成了由三个云室组成的大云室群，其中一个云室装有磁场，是当时世界上规模最大的云室群。大云室群发现了可能为质子质量10倍的重粒子，并在这项工作中为国家培养了一批宇宙线研究人才。
（资料由高能物理研究所科技部根据朗曼学习网、中国公众科技网、中国科技专家传记、中国大百科全书等制作）