核乳膠（nuclear emulsion）是一種能記錄單個帶電粒子徑跡的特制乳膠﹐它由普通照相乳膠發(fā)展而來。其主要成分是溴化銀微晶體和明膠的混合物。

　　

1895年，德國物理學(xué)家倫琴（Wilhelm Konrad Rontgen，1854～1923）發(fā)現(xiàn)了X射線，引起了科學(xué)界的極大震動。在1896年初舉行的一次法國科學(xué)院周會上，法國科學(xué)院院士亨利·貝克勒爾（Antoine Henri Becquerel，1852 -1908）看到法國科學(xué)家彭加勒（Henri Poincare，1854-1912）展示的倫琴寄來的論文預(yù)印本和有關(guān)照片，對此產(chǎn)生了很大興趣。他設(shè)計了多種實驗想弄清熒光與X射線之間是否有必然的聯(lián)系。3月1日，他在用鈾鹽樣品進(jìn)行實驗時發(fā)現(xiàn)鈾鹽使照相底片感光變黑，從而發(fā)現(xiàn)了天然放射性，即原子自然衰變的現(xiàn)象。此后，科學(xué)家們開始利用照相底片探測射線。貝克勒爾第一個使用乳膠照相探測射線，他同居里夫婦一起獲得了1903年度諾貝爾物理學(xué)獎。

　　

1939-1945年間，英國科學(xué)家鮑威爾（Cecil Frank Powell,1903-1969）與其合作者提高了乳膠的靈敏度并增加了乳膠的厚度，使帶電粒子通過乳膠時產(chǎn)生電離，乳膠在顯影后呈現(xiàn)的黑色晶粒顯示出帶電粒子通過乳膠時留下的徑跡。如果事先用一系列已知能量和類別的帶電粒子入射到核乳膠上﹐測得徑跡長度-能量關(guān)系﹐則測量任一已知粒子徑跡長度﹐就可以定出該粒子的能量。粒子在乳膠中運(yùn)動﹐同原子碰撞而多次散射﹐改變運(yùn)動方向﹐徑跡常有折曲。根據(jù)徑跡顆粒密度的大小和折曲程度﹐可以判別粒子種類并測定它們的速度。中性粒子不能直接形成徑跡﹐但是它們可以產(chǎn)生次級帶電粒子。通過對這些次級帶電粒子徑跡的測量﹐可以推算中性粒子的能量和數(shù)量。

　　

由于宇宙射線具有很大的能量，當(dāng)它們進(jìn)入大氣層并與大氣層中的粒子發(fā)生碰撞時，失去能量并產(chǎn)生次級宇宙射線。鮑威爾等人設(shè)想將感光乳膠應(yīng)用于宇宙射線的研究，他們把裝有感光照片的氣球放到高空中去記錄宇宙射線的徑跡。經(jīng)過多次實驗，他們拍攝了大量的宇宙射線在不同高度穿過乳膠的底片，并對底片中粒子留下的軌跡進(jìn)行了仔細(xì)的分析。

　　

1947年10月，鮑威爾等人發(fā)表了“關(guān)于乳膠照相中慢介子軌跡的觀測報告”的論文，全面總結(jié)了他們的宇宙射線實驗結(jié)果，正式宣布他們發(fā)現(xiàn)了新粒子，并命名其為π介子。同時，他們指出，π介子可以衰變?yōu)榱硪环N介子（μ介子）和中微子。經(jīng)過詳細(xì)的計算，得知π介子和μ介子的質(zhì)量分別為電子質(zhì)量的273倍和207倍。鮑威爾因發(fā)展了用以研究核過程的照相乳膠記錄法并用此方法發(fā)現(xiàn)了π介子，獲得了1950年度諾貝爾物理學(xué)獎。p介子的發(fā)現(xiàn)，開創(chuàng)了物理學(xué)的一個新的分支學(xué)科——粒子物理學(xué)，鮑威爾被譽(yù)為粒子物理學(xué)之父。核乳膠成為粒子物理學(xué)研究在一段時間內(nèi)強(qiáng)有力的研究工具給出新發(fā)現(xiàn)的得力技術(shù)，曾用核乳膠陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了 介子﹑K 介子﹑K 介子以及 超子﹑反超子等新粒子﹐并對許多基本粒子的性質(zhì)進(jìn)行了大量研究。

　　

核乳膠作為核物理實驗中的徑跡探測器，其優(yōu)點是體積小、輕便、能將高能粒子的徑跡永久保存等，其獨特的空間分辨率用于研究極短壽命粒子，常用于高空宇宙射線和基本粒子的研究；其缺點是根據(jù)徑跡測量粒子能量時精確度較低。核乳膠技術(shù)近幾十年來仍然在核探測領(lǐng)域發(fā)揮著作用，在高山宇宙線觀測站，或者把核乳膠室裝載在高空氣球或火箭上進(jìn)行原初宇宙線的測量。

　　

中國物理學(xué)家也為該領(lǐng)域的研究做出了不少貢獻(xiàn)。被稱為中國居里夫婦的錢三強(qiáng)（1913-1992）、何澤慧（1914-）就是其中的杰出代表。錢三強(qiáng)1945年曾在英國鮑威爾所在的威爾斯實驗室短期學(xué)習(xí)核乳膠技術(shù)，1946年，錢三強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組（何澤慧是組員之一）利用核乳膠研究鈾裂變，經(jīng)過反復(fù)實驗和上萬次的觀測，發(fā)現(xiàn)了鈾核的三分裂和四分裂現(xiàn)象。何澤慧在上個世紀(jì)50年代開始研制核乳膠，使中國在當(dāng)時成為少數(shù)能生產(chǎn)核乳膠的國家。1955年她和同事們合作制成了對質(zhì)子靈敏的核乳膠，獲得了1956年國家自然科學(xué)獎三等獎；在1957年又研制成功對電子靈敏的核乳膠。 

　　

1974～1976年間，高能所在云南落雪山3220米高度處設(shè)置了規(guī)模較小的乳膠室，為建立大型乳膠室積累了經(jīng)驗。1977年在西藏甘巴拉山5500米高度處建立了世界上最高的高山乳膠室（左圖）；1978年還曾在珠穆朗瑪峰腳下6500米處設(shè)置過乳膠室。1990年在西藏羊八井建成了海拔4300米的宇宙射線觀測站（下圖），除了閃爍體探測器陣列、RPC地毯式探測器、中子堆中中子望遠(yuǎn)鏡等，還建有80平米乳膠室用于宇宙射線的采集。