В своих опытах Чедвик использовал различные методы исследования ионизирующих излучений. На рис. изображен счетчик Гейгера, предназначенный для регистрации заряженных частиц. Он состоит из стеклянной трубки, покрытой изнутри металлическим слоем (катод), и тонкой нити, идущей вдоль оси трубки (анод). Трубка заполняется инертным газом (обычно аргоном) при низком давлении. Заряженная частица, пролетая в газе, вызывает ионизацию молекул. Появившиеся в результате ионизации свободные электроны ускоряются электрическим полем между анодом и катодом до энергий, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, и через счетчик проходит короткий разрядный импульс тока.
Другим важнейшим прибором для исследования частиц является так называемая камера Вильсона, в которой быстрая заряженная частица оставляет след (трек). Траекторию частицы можно наблюдать непосредственно или фотографировать. Действие камеры Вильсона, созданной в 1912 г., основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах, образующихся в рабочем объеме камеры вдоль траектории заряженной частицы. С помощью камеры Вильсона можно наблюдать искривление траектории заряженной частицы в электрическом и магнитном полях.
Плотность рабочего вещества камеры Вильсона мала, поэтому длина пробега заряженной частицы в ней - велика, что очень неудобно для высокоэнергичных частиц. Поэтому сейчас используют пузырьковую камеру. В ней рабочим веществом является перегретая жидкость (она находится при температуре выше чем точка кипения). Заряженная частица ионизирует атомы жидкости, которые становятся центрами парообразования. На пути частицы образуются пузырьки пара, которые образуют ее след (трек). По треку можно узнать энергию частицы и ее удельный заряд (нужно смотреть все в магнитном поле).