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物理学者发现，阴极射线是以直线传播，但其传播方向会被磁场偏转。阴极射线具有可测量的动量与能量。1897年，约瑟夫·汤姆孙做实验证实，阴极射线是由带负电的粒子组成，称为电子，因此他发现了电子。

将一个电子束缚在中空的碳原子核中，并将该合成原子放入了名为彭宁离子阱的均匀电磁场中。在彭宁离子阱中，该原子开始出现稳定频率的振荡。该研究小组利用微波射击这个获的原子，导致电子自旋上下翻转。通过将原子旋转运动的频率与自旋翻转的微波的频率进行对比，研究人员使用电动力学方程得到了电子的质量。

取得硕士后，基尔比与妻子迁往德克萨斯州的达拉斯市，供职于德州仪器公司，因为它是允许他差不多把全部时间用于研究电子器件微型化的公司，给他提供了大量的时间和不错的实验条件。基尔比生性温和，寡言少语，加上6英尺6英寸的身高，被助手和朋友称作“温和的巨人”。