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  1869年2月14日生於蘇格蘭的中洛錫安郡。1873年其父親去世後全家搬到曼徹斯特,曾就讀於曼徹斯特的格林海斯學校。  15歲進入歐文學院(現:曼徹斯特大學)學習生物,並對物理感興趣。1888年進入劍橋大學西德尼·蘇塞克斯學院,1892年畢業。後留校進行實驗研究工作。1896年獲得物理學博士學位。  1900年,擔任劍橋大學物理學講師和物理學演示法教學者;1913年在氣象臺擔任氣象物理觀測員。1916年起,研究閃電。1918年成為大氣電學的講師。1925年委任為劍橋大學傑克遜(Jackson)講座自然哲學教授,直到1934年退休。  1959年11月15日在蘇格蘭愛丁堡附近逝世。

  1896年,威耳孫發明威爾遜雲室,在一個封閉容器內,輸入純淨的乙醇或者甲醇蒸氣,通過降低溫度使蒸汽達到過飽和狀態,此時如果有帶電粒子射入,就會在路徑上產生離子,過飽和蒸汽會以離子為核心凝結成小液滴,從而顯示出粒子的徑跡。  1912年,他又改進了雲室,增加照相裝置。  威爾遜雲室對早期基本粒子的研究不可或缺,使得觀察帶電基本粒子或離子的運動徑跡成為可能。威耳孫也因此獲得了1927年諾貝爾物理學獎。
查爾斯·湯姆森·里斯·威耳孫,CH,FRS(英語:Charles Thomson Rees Wilson,1869年-2月14日-1959年-11月15日),英國原子物理學和核子物理學先驅,生於蘇格蘭中洛錫安郡格倫科斯。先後就學於曼徹斯特和劍橋,1925年到1934年任劍橋自然哲學教授。他以研究大氣電學而聞名,主要成就是發明雲室,用以觀察α粒子與電子的軌跡,從而進一步研究原子、粒子的互動作用。1927年他與康普頓一起分享諾貝爾物理學獎。卒於皮布林斯郡卡洛普斯。