Au début du 20e siècle, Charles Thomson Rees Wilson présenta un appareil simple. Il s'agissait d'une chambre remplie de vapeurs d'alcool et d'eau à laquelle il avait attaché un gros ballon vidé d'air. L'ouverture de l'accès au ballon permettait de réduire brutalement la pression à l'intérieur de la chambre:
(Images dues à Emile Gérard)
Un piston qui permet de réduire la pression
Une source radioactive est introduite dans la chambre. Elle émet des particules α
Les particules α ionisent l'air: Un électron peut être arraché à un atome pour passer à un autre en laissant un cation et en produisant un anion.
La pression est réduite brutalement, la température va diminuer. Des goutelettes d'alcool et d'eau condensent autour des ions en rendant visible la trajectoire des particules ionisantes.
La chambre de Wilson peut servir à étudier toutes les particules élémentaires. Elle sert à - la visualisation des trajectoires - l'étude d'interactions - la détermination des caractéristiques des particules ionisantes