ジョゼフ・ジョン・トムソン
次にトムソンは陰極線が電場によって曲がるかどうかを確かめる実験を行った。以前の実験では失敗していたが、トムソンはガラス管内部の気体が多すぎたためだと考えていた。
トムソンはほぼ完全な真空のクルックス管を作った。一方の端には陰極線を発するカソードがある。陰極線を2つの金属スリットを通過させて細くする。1つ目のスリットはアノードであり、2つ目は接地している。陰極線は次に2枚のアルミニウム製のプレートの間を通過するが、そこに電池を接続すると電場が生じるようになっている。管のもう一方の端は大きな球状になっていて、陰極線が当たった場所が光るようになっている。曲がり方を測定するため、トムソンはその表面に目盛りを貼り付けた。
上のプレートを電池の負極、下のプレートを正極に接続すると、陰極線の当たる箇所が球の下の方に移り、極性を逆転させると上の方に移ることがわかった。
かつて物質の最小構成要素である原子はそれ以上分割できないと信じられていたが、1897年、トムソンは陰極線の特性を調べる過程で、原子に電子という粒子が含まれていると結論づけた。トムソンは陰極線が電場によって曲がることを示した(磁場によって曲がることは既に広く知られていた)。電場と磁場によって陰極線が曲がる様子を比較することで、トムソンは陰極線を構成する粒子の比電荷を測定し、その粒子の質量が最も軽い原子である水素原子の1000分の1程度の軽さだと推定した。彼は、陰極線が負の電荷を帯びた非常に軽い粒子で構成されていると結論付け、その粒子を「微粒子(corpuscles)」と名付けた。ただし呼称については、少し前の1891年にジョージ・ジョンストン・ストーニーが "electron"(電子)という呼称を提案し、それが一般に使われるようになった。
トムソンはこれらの功績から「電子の発見者」と呼ばれることが多い。ただしトムソンが1897年に示したことの多くは、トムソン以前に他の人物によっても報告されており、トムソンは電子の受容プロセスに貢献した人物の一人と評価されることもある。
トムソンは、電子が陰極線管内の微量の気体の原子から飛び出したと信じていた。そのため、原子は分割可能だとし、電子がその構成要素になっているとした。原子自体は電荷を帯びていないため、正の電荷の球の中に電子が散りばめられているというモデルを提案した。これは「ブドウパンモデル」あるいは「プラム・プディングモデル」と呼ばれる原子模型である。