威尔逊用X射线照射云室，发现在膨胀比达到一定限度时形成了云雾。

1896年初，卡文迪什实验室主任J·J·汤姆孙就开始了空气受X射线照射后导电特性的研究，威尔逊因而有机会接触当时原始形式的X射线管。

而这个实验表明，X射线产生了大量的凝结核，它们和空气中产生的极少量的核同属一类。

于是在此后的两年中，威尔逊用他发明的膨胀仪研究了X射线、新发现的铀射线、紫外线、尖端放电及其他方法在空气中产生的凝结核。

实验结果表明，由纯粹电离作用产生的核，使水蒸气凝聚，所要求的最小过饱和值全都相同。

因此由电离作用产生的凝结核，在电场中的性质，表明它们确实是带电离子。

这就支持了J·J·汤姆孙的气体电离理论。

确实带电粒子看不见，但是带电粒子作为凝结核，是可以使水蒸气在它周围凝成雾珠，而雾珠是看得见的。

人类就可以利用这个性质，来显示带电粒子的踪迹。

那么问题来了，人类要如何看见带电粒子呢，答案显而易见，是拍摄。

威尔逊推测，当带电粒子穿过空气时，由于和空气中的气体分子碰撞，而使气体分子电离，从而在入射粒子的运动路径上，生成大量的正负离子对。

过饱和的水蒸气，得将以这些正负离子为核心，凝成雾珠，而雾珠是可以照相的。

威尔逊紧接着指出，要得到一张好的云室径迹照片，需要满足两个条件：

首先，膨胀不能搅动气体。

为了保证这一点，可以使用扁而宽的云室，它的底可以突然下降，可根据要求增加容积。

其次，云室内不能有“尘埃”粒子，也不能有离子，待观察的电离离子除外。

为此，需在云室的顶部和底部之间加一个电场。

其原理是，射出云室的高能粒子引起的离子在过饱和蒸汽中可成为蒸汽的凝结中心，围绕着离子将生成微小的液滴。

于是粒子经过的路径上就出现一条白色的雾，在适当的照明下，就能看到或拍摄到粒子运动的径迹。

而根据径迹的长短、浓淡以及在磁场中弯曲的情况，就可以分辨粒子的种类和性质。