Fisikawan Inggris Joseph John (J. J.) Thomson (1856–1940) melakukan serangkaian percobaan pada tahun 1897 yang dirancang untuk mempelajari sifat pelepasan listrik dalam tabung sinar katoda vakum tinggi, area yang sedang diselidiki oleh banyak ilmuwan pada saat itu.
Thomson menafsirkan pembelokan sinar oleh pelat dan magnet bermuatan listrik sebagai bukti „benda yang jauh lebih kecil daripada atom“ (elektron) yang ia hitung memiliki nilai yang sangat besar untuk rasio muatan terhadap massa. Kemudian dia memperkirakan nilai muatan itu sendiri.
Pada tahun 1904 Thomson mengusulkan model atom sebagai bola materi positif di mana elektron diposisikan oleh gaya elektrostatik.
Upayanya untuk memperkirakan jumlah elektron dalam atom dari pengukuran hamburan cahaya, sinar X, beta, dan gamma memulai lintasan penelitian di mana muridnya Ernest Rutherford bergerak.
Program eksperimen penting terakhir Thomson berfokus pada penentuan sifat partikel bermuatan positif.
Di sini tekniknya mengarah pada pengembangan spektrograf massa. Asistennya, Francis Aston, mengembangkan instrumen Thomson lebih jauh dan dengan versi yang ditingkatkan mampu menemukan isotop—atom dari unsur yang sama dengan berat atom berbeda—dalam sejumlah besar unsur nonradioaktif.
Ironisnya, Thomson—ilmuwan hebat dan mentor fisika—menjadi fisikawan secara default. Ayahnya bermaksud dia menjadi seorang insinyur, yang pada masa itu membutuhkan magang, tetapi keluarganya tidak dapat menaikkan biaya yang diperlukan.
Sebaliknya, Thomson muda kuliah di Owens College, Manchester, yang memiliki fakultas sains yang sangat baik.
Dia kemudian direkomendasikan ke Trinity College, Cambridge, di mana dia menjadi ahli fisika matematika.
Pada tahun 1884 ia diangkat menjadi Profesor Fisika Eksperimental Cavendish yang bergengsi di Cambridge, meskipun ia secara pribadi telah melakukan sangat sedikit pekerjaan eksperimental.
Meskipun dia kikuk dengan tangannya, dia memiliki kejeniusan sbobet untuk merancang peralatan dan mendiagnosis masalahnya.
Dia adalah dosen yang baik, menyemangati murid-muridnya, dan mencurahkan perhatian yang cukup besar pada masalah yang lebih luas dari pengajaran sains di universitas dan tingkat menengah.
Dari semua fisikawan yang terkait dengan penentuan struktur atom, Thomson tetap paling dekat dengan komunitas kimia.
Teori atom nonmatematisnya—tidak seperti teori kuantum awal—juga dapat digunakan untuk menjelaskan ikatan kimia dan struktur molekul (lihat Gilbert Newton Lewis dan Irving Langmuir).
Pada tahun 1913 Thomson menerbitkan sebuah monograf berpengaruh yang mendesak ahli kimia untuk menggunakan spektrograf massa dalam analisis mereka.
