Onderzoek
In 1894 begon Thomson met het bestuderen van kathodestralen, gloeiende lichtstralen die een elektrische ontlading volgen in een hoogvacuüm buis. Het was een populair onderzoeksthema onder natuurkundigen in die tijd, omdat de aard van kathodestralen onduidelijk was.
Thomson bedacht betere apparatuur en methoden dan tot dan toe waren gebruikt. Toen hij de stralen door het vacuüm liet gaan, kon hij de hoek meten waaronder zij werden afgebogen en de verhouding tussen de elektrische lading en de massa van de deeltjes berekenen. Hij ontdekte dat de verhouding dezelfde was, ongeacht het soort gas dat werd gebruikt, waaruit hij concludeerde dat de deeltjes waaruit de gassen bestonden universeel waren.
Thomson stelde vast dat alle materie bestaat uit minuscule deeltjes die veel kleiner zijn dan atomen. Hij noemde deze deeltjes oorspronkelijk ‘corpuskels’, hoewel ze nu elektronen worden genoemd. Deze ontdekking maakte korte metten met de heersende theorie dat het atoom de kleinste fundamentele eenheid was.
In 1906 begon Thomson met het bestuderen van positief geladen ionen, of positieve stralen. Dit leidde tot een van zijn andere beroemde ontdekkingen in 1912, toen hij een stroom geïoniseerd neon door een magnetisch en een elektrisch veld leidde en afbuigingstechnieken gebruikte om de verhouding tussen lading en massa te meten. Zo ontdekte hij dat neon uit twee verschillende soorten atomen bestond, en bewees hij het bestaan van isotopen in een stabiel element. Dit was het eerste gebruik van massaspectrometrie.