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使用真空度更高的真空管和更强的电场，他观察出负极射线的偏转，并计算出负级射线粒子（电子）的质量-电荷比例，因此获得了1906年的诺贝尔物理学奖。汤姆逊采用1891年乔治·斯托尼所起的名字——电子来称呼这种粒子。

于1923年，沃尔特·海特勒Walter Heitler和弗里茨·伦敦Fritz London应用力学的理论，完整地解释清楚电子对产生和化学键形成的原因。于1919年，欧文·朗缪尔将路易士的立方原子模型cubical atom。

电子的质量出现在亚原子领域的许多基本法则里，但是由于粒子的质量，直接测量非常困难。一个物理学家小组克服了这些挑战，得出了迄今为止的电子质量测量结果。

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