1897年，汤姆逊测定了紫外光射到锌片上的光电效应和炽热金属的热电过程中带负电粒子的e/m值，得到同阴极射线中“微粒”一样的数值。汤姆逊坚信：“这些粒子具有相同的质量并带有相同的负电荷，无论它们是从哪种原子里所得到的。它们是一切原子的一个组成部分。”汤姆逊始以“电子”这一名称命名这种微粒。
电子的发现，在较长时间内并未得到科学界的承认。甚至到了1906年，授予汤姆逊诺贝尔物理学奖时都没有明确提到他发现电子的功绩，他获奖的原因是由于他“在气体导电方面的理论和实验研究”。当时的许多物理学家都坚持电的连续性观念，而排斥电的粒子性的新思想。对于原子有更小的组成部分，人们感到不可思议，难以接受。汤姆逊的一些同事对他的工作不予支持，甚至有人贬低他的工作，说是给科学“拖了后腿”。
然而新的科学思想的确立却是历史的必然。美国物理学家密立根在1917年前利用油滴实验，经过多次精密测量，得出了电子电荷的数值。他观察到，每个油滴携带的电量都是电子电荷的整数倍。他的工作结论性地证明了：电是分为单个单元的，每个单元电荷都是相等的；这个单元电荷并不是一个统计平均值，而是电的原子性结构的真实表现。电子的存在终于得到了科学界的公认。电子是人类认识的第一个基本粒子，它的发现将原子不可分的传统观念打破了，揭示出原子是有内部结构的，探索原子内部结构成为20世纪最激动人心的科学研究活动之一，汤姆逊的名字和他的杰出贡献一起载入科学史册当中。
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