鲍威尔教授对科学的最大贡献在于他利用了照相乳胶技术由粒子的径迹探测带电粒子，于1947年从宇宙射线中发现了π介子，满足了日本科学家汤川秀澍于1935年在他的核物理理论中对体现强相互作用的粒子所提出的全部条件。1939年到1945年，鲍威尔发展了感光照相乳胶记录宇宙射线径迹的必要技术。他利用装有曝光照片的高海拔气球从高山上放到高空去以记录宇宙射线相互作用的径迹，从1947年所得到的资料中终于揭示了π介子π⁺的存在，而且π介子可以衰变为μ介子和中微子ν。因此，μ介子的来源也得到了肯定。这样说起来似乎很简单，但实际上却是个漫长而曲折的过程。只有了解π介子发现的过程，才能更加深刻领会鲍威尔工作的巨大意义。这里，我们须要回顾一段历史过程：
    早在1935年，汤川就提出：原子核中的质子和中子通过一定的媒介场而结合在一起。他认为，这种粒子应当体现核力的短程粒子。这个发现在物理学家中曾引起颇大震动。可是，后来发觉情况并不那么理想，因为对这种粒子的质量进行测定后所得的结果说明，它并不是汤川所预言的体现强相互作用的粒子，而是与弱相互作用有关的另一种粒子（后来称为μ介子）。当时许多科学家尽管想尽办法使质量测定做到更准确，并对数据进行更为细致的理论分析，但都未能达到预期的结果。一直到康佛西（M· Con－versi）等人对宇宙射线介子和原子核之间的相互作用进行了仔细的研究之后，才第一次得到充分的证据，说明其中包含着某些更为复杂的东西。康佛西等人在1947年所发表的实验报告中指出：宇宙射线中所发现的粒子和原子核之间的相互作用力是非常微弱的，至少要比核力小10¹³倍。因此不可能是汤川粒子，而是现在我们所知道的μ介子。这样就纠正了安德逊等人的误解。然而，汤川的媒介粒子究竟是什么仍然是个谜。
   “山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村。”正在这个科学历史转折的关头，鲍威尔和他在布里斯托尔的小组，几乎与康佛西等人所做的工作同时发展了照相乳胶探测带电粒子的技术。他们提高了乳胶的灵敏度并增加了乳胶的厚度，使带电粒子穿过乳胶产生离子，乳胶在显影后呈现的黑色晶粒，就是带电粒子通过乳胶的径迹。鲍威尔及其协作者检查了宇宙射线中的带电粒子在乳胶中留下的住这，并经过精确的计算和仔细的分析之后，指出最初入极弱，在乳胶中不留任何可见的径迹。经详细的分析推算，得知π介子与μ介子的质量分别约为电子质量的273倍和207倍。这说明的确存在着两类介子，从而弄清了π介子就是汤川预言的传递核力的媒介粒子，而它的后代--μ介子就是康佛西等人所观察到的宇宙射线介子。
   鲍威尔小组的出色而又及时的工作，揭示了这个没有意料到的介子体系。1949年，鲍威尔及其协作者利用新的照相乳胶技术，在能量比在实验室内带电粒子通过加速器中所能获得的能量高得多的情况下研究宇宙射线中的核物理。为了记录射来粒子的径迹，鲍威尔把照片装在直径为20米的充满氢、聚乙烯的气球上，并把这种气球升高到90000尺的上空许多小时．结果又发现了新的介子：τ介子（现在称为κ介子）和反π介子（π^-）。
    1950年度的诺贝尔物理学奖金授予鲍威尔，以表彰他发明了用以研究核过程的照相乳胶记录法以及发现{}介子的功绩。鲍威尔教授围绕他的科研主题所发表的主要著作有：1947年同奥海林尼（G·P·S·Occhialini）合著的《在照片中的原子核物理学》和1959年同P·否勒、D·柏琴斯合著的《用摄影法研究基本粒子》等。