Charles Wilson

Primeros años y formación

Fue el hijo menor del granjero John Wilson y de Annie Clerk Harper. Su padre murió en 1873, y la familia se trasladó entonces a Mánchester. Estudió en el Owens College, una de las instituciones que dieron origen a la Universidad de Mánchester. Allí se formó en biología con la intención de ser médico. En 1888 obtuvo una beca para el Sidney Sussex College de la Universidad de Cambridge. Allí cursó el Natural Sciences Tripos y orientó definitivamente su interés hacia la física y la química.

Ben Nevis y el origen de la cámara de niebla

En septiembre de 1894 Wilson trabajó durante varias semanas como observador temporal en el observatorio meteorológico de la cumbre del Ben Nevis. Este observatorio, el único observatorio de montaña con personal permanente de las islas británicas, funcionó entre 1883 y 1904. Allí quedó impresionado por los fenómenos ópticos que el sol producía sobre las nubes y la niebla, en particular las glorias y las coronas. Decidió entonces reproducirlos en el laboratorio.

A comienzos de 1895 empezó a experimentar en el laboratorio Cavendish de Cambridge, entonces dirigido por J. J. Thomson. Su método consistía en expandir bruscamente aire saturado de vapor de agua dentro de un recipiente cerrado. La expansión enfría el aire y lo deja sobresaturado, de modo que el vapor se condensa en gotas sobre los núcleos disponibles. Wilson comprobó que, incluso en aire libre de polvo, se formaban gotas si la expansión superaba cierto valor crítico. Tras el descubrimiento de los rayos X por Röntgen en 1895, observó que la irradiación aumentaba mucho el número de gotas. De ello dedujo que los iones generados por la radiación actuaban como núcleos de condensación.

Carrera académica

Entre 1896 y 1899 disfrutó de la beca Clerk Maxwell Studentship. En 1900 fue nombrado fellow del Sidney Sussex College y profesor y demostrador de la universidad. Ese mismo año fue elegido miembro de la Royal Society. Hacia 1900-1901 sus estudios sobre la conductividad del aire en recipientes cerrados le llevaron a suponer la existencia de una fuente de ionización muy penetrante, quizá de origen extraterrestre. Esta hipótesis anticipó los trabajos que condujeron al descubrimiento de los rayos cósmicos por Victor Franz Hess en 1912.

En 1911 consiguió por primera vez hacer visibles y fotografiar las trayectorias de partículas ionizantes, como las partículas alfa y beta, al atravesar un gas. En 1913 se hizo cargo de la investigación en electricidad atmosférica del Observatorio de Física Solar de Cambridge. En 1918 fue nombrado Reader en Meteorología Eléctrica, y entre 1925 y 1934 ocupó la cátedra Jacksoniana de Filosofía Natural de la universidad.

Vida personal y últimos años

En 1908 se casó con Jessie Fraser, hija de un ministro religioso de Glasgow. El matrimonio tuvo cuatro hijos. Tras jubilarse en 1934 regresó a Escocia y se estableció en Carlops, cerca de Edimburgo. Siguió investigando sobre la electricidad de las tormentas hasta edad muy avanzada: su último artículo científico se publicó en 1956, cuando tenía 87 años. Murió el 15 de noviembre de 1959, rodeado de su familia.

La cámara de niebla

La cámara de niebla fue el logro más destacado de Wilson y le valió el Premio Nobel de Física en 1927. La Real Academia de las Ciencias de Suecia premió «su método para hacer visibles, mediante la condensación del vapor, las trayectorias de partículas eléctricamente cargadas». Ya en 1910, una historia del laboratorio Cavendish elogiaba su trabajo como un método novedoso y sorprendente para investigar las propiedades de los gases ionizados.

El instrumento permitió avances experimentales enormes en el estudio de las partículas subatómicas y fue durante décadas la herramienta central de la física de partículas. El propio Arthur Compton, con quien Wilson compartió el premio, se apoyó en la cámara de niebla para confirmar la existencia de los electrones de retroceso predichos por el efecto Compton. Con versiones perfeccionadas del aparato, Carl David Anderson descubrió el positrón en 1932. Poco después, Patrick Blackett y Giuseppe Occhialini desarrollaron la cámara de niebla controlada por contadores, que se activaba solo al paso de una partícula. Por todo ello, diversos autores consideran que Wilson hizo posible el estudio directo de las partículas individuales.

Electricidad atmosférica y meteorología

Wilson publicó numerosos trabajos sobre meteorología y física, en temas como los rayos X, la ionización, la electrificación de las nubes de tormenta y otros fenómenos atmosféricos.

Su aportación más duradera a la electricidad atmosférica es la idea del circuito eléctrico global, que formuló en la década de 1920. Según este modelo, las tormentas activas en todo el planeta funcionan como generadores que mantienen la diferencia de potencial entre la superficie terrestre y la alta atmósfera conductora. El circuito se cierra con una débil corriente que desciende en las regiones de buen tiempo. En 1925 propuso además que los campos eléctricos intensos de las tormentas podían acelerar electrones hasta energías muy altas, en lo que hoy se denomina mecanismo de los electrones desbocados.

Wilson también predijo que podían producirse descargas eléctricas entre las nubes de tormenta y la alta atmósfera, y pudo haber observado una de ellas en 1924. Estos fenómenos, conocidos como espectros rojos (sprites), no se registraron instrumentalmente hasta 1989. La meteorología fue un eje de su carrera, desde sus observaciones en el Ben Nevis hasta su último trabajo, dedicado a las nubes de tormenta.