غرفة وِلسون المعتِمَة جهاز يجعل ممرات الجسيمات الذرية المشحونة كهربائيًا مرئية. يفحص العلماء هذه الممرات لإيجاد شحنة الجسيم وكتلتها وسرعتها. وتشمل الجسيمات التي يمكن ملاحظة ممراتها في غرفة ولسون المعتمة أشعة ألفا وأشعة بيتا، من المواد المشعة، والأشعة الكونية الواردة من الفضاء الخارجي.
اخترع غرفة ولسون المعتمة الفيزيائي البريطاني تشارلز ولسون في عام 1912م.

تتكون الغرفة المعتمة البسيطة من وعاء مجهز بمكبس، يحوي هواء، أو غازًا آخر، شديد التركيز، مع بخار الماء، أو بخار الكحول، أو كليهما. وعندما تمر الجسيمات المشحونة كهربائيًا عبر الغاز ترتطم بالإلكترونات، فاصلة إياها عن الجزيئات الواقعة في طريقها، ومغيرة تلك الجزيئات إلى أيونات. ويتجمع البخار حول الأيونات بحيث يكون قطيرات تشكل علامات شريطية مرئية داخل الغرفة المعتمة. وبذلك تمثل هذه العلامات الشريطية ـ التي تُسَمَّى المَجَازَات أيضًا ـ ممرات الجسيمات المشحونة. وتختفي المجازات بسرعة، إلا أن العلماء يمكنهم تصويرها عبر جدار زجاجي أو نافذة زجاجية، معدة لهذا الغرض.

ولكي تتمكن المجازات من التكوُّن، لابد أن يصير الغاز داخل الغرفة المعتمة فائق التشبع أي أن تكون رطوبته النسبية أكثر من 10IMG%. يصير الغاز المشبع فائق التشبع عندما يبرد. ويبرد الغاز المشبع داخل الغرفة المعتمة بتحريك المكبس إلى الخارج، وبسبب انخفاض الضغط داخل الغرفة الناتج عن حركة المكبس؛ ومن ثم يتكثف البخار في الغاز على الأيونات ليشكل قُطَيْرات. وفي كثير من الغرف المعتمة تُقدح حركة المكبس بإشارة من عدادات إلكترونية يمكنها رصد الجسيمات المشحونة كهربائيًا.

ويشيِّد العلماء الغرف المعتمة غالبًا بين قطبي مغنطيس كهربائي، حيث يجعل المغنطيس الجسيمات المشحونة داخل الغرفة تتحرك على امتداد ممرات مقوسة. ومن هذه الأقواس يستطيع العلماء إيجاد القوة الدافعة للجسيم.