湯姆遜應用磁彎曲技術，通過測量陰極射線束的曲率半徑，推導出陰極射線的質荷比e/m，其中e為電荷值，m為質量。還證明了無論放電管中是什麽氣體，陰極是什麽材料，其質荷比都是壹樣的，說明帶電粒子是原子的壹部分。於是湯姆遜提出，陰極射線是帶負電的粒子，玻璃之所以會發光，是因為這些粒子以巨大的動能撞擊管壁。他將這種帶負電的粒子命名為“電子”。
發現電子後，湯姆遜在1904提出了原子模型，認為原子是正電荷平均分布的粒子，其中嵌入了許多電子，中和了正電荷，從而形成了中性原子。1905年，湯姆遜被任命為英國皇家學院教授，1906年，他獲得了諾貝爾物理學獎。
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