Men Wien gjorde ikke bare teoretisk fysikk, men hadde også utført eksperimenter gjennom hele sin karriere. I 1898 påviste han kanalstråler ved elektriske utladninger ved høye spenninger i gasser. Her kunne han senere identifisere en positiv ladet partikkel med masse omtrent den samme som for et hydrogenatom. Dette var den første påvisning av et proton og var begynnelsen på moderne massespektrometri. Lignende arbeid ble videreført av J.J.Thomson og hans gruppe i England.