1897年，湯姆遜在陰極射線流經方向相垂直的位置上，施加了比以往強大得多的電場，預料中的偏轉現象明顯地顯現出來，偏轉方式與帶負電粒子相同。這就證明了陰極射線確實是一種帶負電的微粒。進一步測定這種粒子的荷質比知道：它的荷質比是這種帶電粒子的固有屬性，而與實驗條件無關。由此可見，這種負電粒子存在於任何元素之中，是一切物質組成中所共有的粒子。後來湯姆遜將電子的荷質比與電解時測得的氫離子的荷質比相比較，發現電子的質量極輕，還不到離子質量的幹分之一。
湯姆遜在向英國皇家學會報告了自己的工作後，1897年4月30日發表《論陰極射線》一文，宣告了電子的發現。由於他的重大貢獻，1906年初被授予諾貝爾物理學獎。電子的發現不僅使電學的研究深入了一個層次，而且打破了以往認為原子不可分的傳統觀念，為物質結構的研究深入一個層次開辟了道路。
電化學誕生
電化學是電學與化學結合的產物，依賴於化學一定程度的發展和電流的發現。伽法尼在蛙腿實驗中發現電流後，人們開始了對電的研究。物理學家伏打發明了伏打電堆，提出了接觸電(金屬電)的概念，認為金屬都含“電流體”，但張力不同，電流體從張力高的金屬流向張力低的金屬，就產生了電流，電池裝置中的電解質隻起導電作用。
《自然哲學、化學和工藝》雜誌的主編英國人尼科爾遜(WNichoison)看到了伏打的來信，深受啟發，立即和卡利斯爾(ACarlse)運用伏打電堆研究水的分解反應。1800年5月2日，他們用導線連接作為電池的兩極的媒介物，將導線浸在水中，不久在導線上析出了氧和氫。電解水產生氫和氧，與以化學方法分解水的產物相同，於是他們斷定電池中發生了化學反應。從此，科學家開始利用電流研究化學，一門新學科——電化學產生了。
英國的戴維用電解法分離出鉀、鈉等單質，並對電解過程進行定量研究，發現電池的電動勢與電解析出物質量成正比。法拉第發現了電解定律，提供了電量與化學反應量間的定量關係。他說“化學作用就是電，電就是化學作用”。盡管如此，當時人們對電與化學關係的本質並不了解，不明白是化學作用產生了電流。戴維、貝采裏烏斯等仍沿用伏打的接觸說，認為是金屬產生了電流。
隨著弱、強電解質電離理論的產生和電子的發現，電與化學之間的關係日益明確，人們認識到電池陰極上的金屬失去電子變成正離子進入溶液，而陽極上的金屬得到電子，從而使化學能轉化為電能。
對電學與化學關係的正確理解促進了電化學的進一步發展，也再次證明了能量守恒與轉化定律的正確性。
查德威克發現中子
1932年2月，當英國物理學家查德威克讀到約裏奧·居裏夫婦關於“用a粒子轟擊鈹會產生穿透力很強的不帶電粒子”的論文時，敏銳地覺察到用強γ射線的康普頓效應解釋這種現象是不對的。於是，他重複了他們的實驗，並且先後用這種射線輻照輕重不同的幾種元素，結果證實這種射線確實不是γ射線：因為密度越小的物質越容易吸收它，而不像γ射線那樣容易被密度大的物質吸收；而且，當這種射線轟擊氫原子核時，會被反彈回來，說明它是具有一定質量的中性粒子流。查德威克通過測定反衝核的動量，再利用動量守恒定律，估算出其質量幾乎與質子的相同。至此，查德威克把直觀認識、邏輯思維和實驗研究結合起來，大膽地指出這種鈹輻射就是盧瑟福曾預言而他自己尋覓已久的“中子”。1932年2月17日，查德威克宣布發現“中子”。
中子的發現，是原子核物理發展史上的一個裏程碑，具有劃時代的深遠意義。人們搞清了原子核是由質子和中子組成的；重新認識了原子量與原子序數的關係，以及原子核的自旋、穩定性等原子核的特性問題；更重要的是打開了人類進入原子能時代的大門。因此，查德威克獲得了1935年的諾貝爾物理學獎。
雖然中子早在1931年約裏奧·居裏夫婦研究天然放射性時就被觀測到，但由於他們對理論研究的輕視態度，沒有相信盧瑟福在1920年演講中提到的中子的設想，最終隻是把這種現象當成是一種強γ射線造成的康普頓效應，而錯失了首先發現中子的機會。科學道路上絕不能輕易放棄任何“反常”現象，也許那正是一道通向成功的大門。
湯博發現冥王星
天王星發現後，根據其運行軌道的不正常，人們發現了海王星；當人們對海王星的軌道進行仔細觀測時，發現其也有與天王星類似的攝動現象。這使人們確信：在海王星軌道之外，還存在太陽係的第9顆行星。於是，長達幾十年搜尋“海外行星”的行動開始了。
對尋找“海外行星”熱情最高的當屬美國天文學家洛韋爾，他自己出資建造了洛韋爾天文台，幾十年如一日，在茫茫星海中反複搜尋，但沒有成功。1916年，他在生命垂危之際仍念念不忘此事，留下遺囑要天文台的同事們完成他未盡的事業。此後，雖又有許多天文學家進行了異常艱苦的搜尋工作，但尋找“海外行星”仍是大海撈針，茫無頭緒。
從1929年初開始，洛韋爾天文台把尋找“海外行星”的工作交給了年僅23歲的湯博，還啟用了德國一家儀器公司發明的“閃視比較儀”，利用這一儀器可較容易地看出一顆星體在星空中的移動。湯博以全副精力投入這一工作，他每天對“閃視比較儀”所拍的星象底片進行嚴格的檢查，不遺漏任何蛛絲馬跡。這是一件極為繁瑣而枯燥的事情。到1930年1月，他完成了金牛座40萬顆星的檢查，結果一無所獲。湯博並不灰心，他仍然一絲不苟地工作著。1930年2月18日，他終於發現雙子座中有一顆跳動的小行星，它在6天時間裏僅移動3～4毫米，這同預計中的新行星又暗又慢的特點相吻合。在以後的幾個星期裏，湯博又連續對該星區拍照，確認這是一顆新行星。3月13日，新行星的發現被公布於世。