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

　　

1895年，德國(guó)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(dòng)。在1896年初舉行的一次法國(guó)科學(xué)院周會(huì)上，法國(guó)科學(xué)院院士亨利·貝克勒爾（Antoine Henri Becquerel，1852 -1908）看到法國(guó)科學(xué)家彭加勒（Henri Poincare，1854-1912）展示的倫琴寄來(lái)的論文預(yù)印本和有關(guān)照片，對(duì)此產(chǎn)生了很大興趣。他設(shè)計(jì)了多種實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)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(cè)射線。貝克勒爾第一個(gè)使用乳膠照相探測(cè)射線，他同居里夫婦一起獲得了1903年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

　　

1939-1945年間，英國(guó)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(guò)乳膠時(shí)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(guò)乳膠時(shí)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(cè)得徑跡長(zhǎng)度-能量關(guān)系﹐則測(cè)量任一已知粒子徑跡長(zhǎng)度﹐就可以定出該粒子的能量。粒子在乳膠中運(yùn)動(dòng)﹐同原子碰撞而多次散射﹐改變運(yùn)動(dòng)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(cè)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(jí)帶電粒子。通過(guò)對(duì)這些次級(jí)帶電粒子徑跡的測(cè)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(shí)，失去能量并產(chǎn)生次級(jí)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(guò)多次實(shí)驗(yàn)，他們拍攝了大量的宇宙射線在不同高度穿過(guò)乳膠的底片，并對(duì)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(cè)報(bào)告”的論文，全面總結(jié)了他們的宇宙射線實(shí)驗(yàn)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(shí)，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(guò)詳細(xì)的計(jì)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(guò)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(jiǎng)。p介子的發(fā)現(xiàn)，開創(chuàng)了物理學(xué)的一個(gè)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(shí)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(duì)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(shí)驗(yàn)中的徑跡探測(cè)器，其優(yōu)點(diǎn)是體積小、輕便、能將高能粒子的徑跡永久保存等，其獨(dú)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(diǎn)是根據(jù)徑跡測(cè)量粒子能量時(shí)精確度較低。核乳膠技術(shù)近幾十年來(lái)仍然在核探測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮著作用，在高山宇宙線觀測(cè)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(cè)量。

　　

中國(guó)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(guó)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(guó)鮑威爾所在的威爾斯實(shí)驗(yàn)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(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)和上萬(wàn)次的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)了鈾核的三分裂和四分裂現(xiàn)象。何澤慧在上個(gè)世紀(jì)50年代開始研制核乳膠，使中國(guó)在當(dāng)時(shí)成為少數(shù)能生產(chǎn)核乳膠的國(guó)家。1955年她和同事們合作制成了對(duì)質(zhì)子靈敏的核乳膠，獲得了1956年國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)；在1957年又研制成功對(duì)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(yàn)。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(guò)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(cè)站（下圖），除了閃爍體探測(cè)器陣列、RPC地毯式探測(cè)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。