克魯克斯把這點渣滓稱為鈾—X，運用照相法來加以試驗，發現它異常活躍，而那些再次溶解了的鈾，卻不再有照相效應。
柏克勒爾也獲得了類似的結果，他發現異常活躍的渣滓如果放置一年，就會喪失其活動性，而不活動的鈾反而恢複了它所固有的輻射性。
盧瑟福和索迪發現釷也有相同效應，當它被氨溶液沉澱時，釷的活動性就消失了一部分。
而把濾液蒸幹以後，就得到了放射性非常強的渣滓。然而，經過一個月以後，渣滓的活動性就全部喪失，釷則恢複其原有的輻射性。
這種活性的渣滓，盧瑟福把它叫做釷—X，它毫無疑問的是另外一種化學物質，因為它隻能夠被氨全部分開，其他的溶液即使能使釷沉澱，也不能使它與針—X分離開來。
因此，盧瑟福斷定這些未知的化合物，應當是另外的個體，不斷地由母體發出，而漸漸喪失其活動性。
放射物質所發散出來的散氣量是非常少的。科學家們從幾克的溴化鐳裏，隻能得到一個極小極小的射氣泡。
在通常情況下，它的數量之微小，遠不足以影響抽空器內的壓力，除了利用其放射性探察它之處外還無法運用其他的方法去探察它。通常所能夠得到的，是它與大量空氣的混合物，並且隻能和空氣同時從一個容器輸入另外一個容器。
盧瑟福教授還進一步研究了釷—X放射性的衰變率，並且獲得了相當重要的發現，也就是在每一段短時間內的衰變率與這段時間開始時的放射物的強度成比例。
並且，鈾—X也有著類似的現象，這與化合物按每個分子分解為比較簡單的物體時，在量上的減少遵循著同樣的規律，但是，當兩個或多個分子互相反應引起化學變化時，兩者所遵循的定律就不一樣了。
盧瑟福根據自己對於射氣與其遺留下來的放射物的實驗結果，提出了一個學說來解釋所有已知的事實。
這個學說就是，放射性是基本原子的爆炸分裂造成的。
在數以百萬計的原子中，這裏或那裏，不知道什麼時候，就忽然有一個爆炸開來，射出一個α質點，或一個β質點和一個γ射線，所遺留下來的部分就成為另外一個不同的原子。
如果射出的是一個α質點，這個新元素的原子量就會有所減少，減少的數值是一個氦原子的原子量的四個單位。
科學家們還注意到一個非常奇怪的現象，這就是鐳的化合物可以不斷地發熱，通過實驗得知，每1克純鐳每小時可以發熱大約100卡。
以後的結果表明，1克鐳與其產物平衡的時候，每小時發熱135卡。這種熱能的發出率，無論把鐳鹽放在高溫或者液態空氣的低溫下，都不會改變，大致在液態氫的溫度下也不至於減少。
盧瑟福認為，熱能的發射同放射性有關係。喪失了射氣的鐳，如果以電的方法加以測量，其放射性的恢複與其發熱本領的恢複保持同一速率，而其分離出來的射氣發熱量的變化，也與其放射性的變化相應。
在過去的漫長歲月裏，人類一直無法證明有單個原子存在，我們隻能夠依照成萬成億的數目對原子作統計式的處理。
而現在，利用放射性，我們完全可以探索單個α質點的效應了。
如果我們運用比激發火花所必需的強度稍弱的電場對幾毫米水銀柱壓力下的氣體施加作用，這種氣體就進入非常靈敏的狀態。
一個α質點，因為速度極大，從而與氣體分子發生碰撞，而產生成千上萬的離子。這些離子，受到強電場的作用，也作急速的運動，通過碰撞而產生其他離子。
這樣一來，一個α質點的總效應，就會成倍地增加，並足以使靈敏靜電池的指針，在標尺上大約有20毫米或者更大的偏轉。
盧瑟福用一個非常薄的放射物質膜，使指針轉動減少到每分鍾三四次，而計出所發射的α質點的數目，由此估算出鐳的壽命。計算結果表明，鐳的質量在1600年中減少一半。
盧瑟福關於放射性的研究，最後指明了物質衰變的可能性。
當然，一直到了後來，人們才發現了加速這些變化的人為的方法，尤其是控製住這些變化的人為的方法。
這些變化的發生完全取決於原子內部的偶然情況，並且變化發生的頻率也符合人們所熟知的概率的定律。
後來，盧瑟福又發現，運用α射線進行撞擊時，可以引起幾種元素的原子的變化，如氮。氮的原子量為14，它的原子是由三個氦核（共重12）與兩個氫核所組成。
在受到α質點的猛烈撞擊時，氦核就被毫不客氣地擊破，氮原子組成成分中的氫核就以相當高的速度射出。
從這個地方，我們就可以看到，運用人力隨意分裂原子即單向衰變的可能性，此後，這種方法又被慢慢地擴大。
然而，破壞起來是輕而易舉的，而建設起來卻是難上加難，這不等於說我們能夠用輕而簡單的原子造出重而複雜的原子來。
當時，有一些證據可以表明，複雜的放射性原子發放出能量來，因此，人們起初以為，物質的演化曆程是單向的，即由複雜原子分裂為簡單原子與輻射能。
但是，以後的研究證明，雖然重原子分裂時發出能量，而輕原子形成時，也能發出能量來。
五、湯姆生
陰極射線的發現和關於它的性質的初步研究，立即使不少物理學家們猜測到，陰極射線很可能是電流本身。
如果事實果真如此，那麼隻要再進一步研究陰極射線的本質，就可能在很大程度上揭示出電的本質。
這一假設吸引了眾多科學家的注意力。
當時，關於陰極射線的性質，有兩種針鋒相對的觀點：一種以德國物理學家赫茲為代表，認為陰極射線是一種類似光的電磁波；另一種以英國物理學家克魯斯為代表。
其實，早在19世紀上半葉，法拉第就曾經研究過真空放電現象。
1855年，蓋斯勒成功地把金屬電極密封在真空的玻璃管中。
1858~1859年，普呂克進行真空放電實驗時，發現在陰極的放電管管壁上有綠色熒光出現，而且在磁場的作用下，熒光斑還能移動。
1879年，克魯克斯拿來一塊磁鐵接近真空管，看陰極射線的位置是不是移動，如果移動，就說明陰極射線是帶電粒子組成的，如果不移動，磁鐵是不可能改變電磁波運動方向的。
實驗結果表明，陰極射線打在玻璃管上的亮點位置移動了，從而證實，陰極射線是由帶電粒子組成的。
為了檢驗出陰極射線究竟是帶正電還是帶負電的，克魯克斯又用一個正電場放在真空管的下方，看陰極射線位置的移動。
結果，陰極射線朝下移動了，這就說明陰極射線是由帶負電的粒子組成的。
1895年，法國物理學家佩蘭，通過讓陰極射線進入電屏的實驗，再次驗證了陰極射線是帶負電的粒子流這一論點。
不過，當時佩蘭認為，這種粒子是“氣體離子”，因而，佩蘭沒有通過實驗來進一步研究。
而1897年，英國物理學家湯姆生則把電子的發現推向高潮。
湯姆生把這些陰極射線導入絕緣的圓柱，測量其電荷，並觀測到它們給予溫差電偶的熱量，而求出了其動能。
最後，湯姆生發現，在高度真空的狀態下，陰極射線不光能夠為磁場所偏轉，也能夠為電場所偏轉，他因而測量了這種帶電粒子流的偏轉程度。
湯姆生運用一個高度真空的玻璃管裝著兩個金屬電極：陰極和開有小縫的陽極。從陰極發出的陰極射線一部分，穿過小縫後再被第二個小縫削細一些。
這樣得到的小束射線，經過上下置放的兩塊絕緣片之間，射在玻璃管另外一端的熒光幕或者照相底片上。
如果把絕緣片連在高電壓電池的兩極，則其間產生電場。整個儀器放在一強力的電磁體兩極中間，使得射線也受到磁場的作用。
湯姆生對克魯克斯的觀點持讚同的態度，他認為陰極射線是一種動能極大的微粒子。但是要進一步弄清楚陰極射線的本質，就必須稱量出陰極射線中一個帶負電粒子的重量。
湯姆生假定陰極射線是帶有負電的質點的急流，由計算就可以看出來，陰極射線的電場偏轉度，亦如其磁場偏轉度，是按照質點的速度及其電荷與質量之比而改變的。
所以，通過測量電場與磁場的偏轉度，就可以得出速度與電荷同質量之比的具體數值。
1897年2月，湯姆生得出了他求得的結果，陰極射線每秒10萬公裏，它的質量隻有氫原子質量的1/840，它帶的電荷量與法拉第電解定律計算出的數值基本相同。
湯姆生還求得質點的速度是光速的1/10左右，但其電荷與質量之比則無論氣體的壓力與性質及電極的性質如何，都沒有改變。
在液體電解質中，以氫離子的電荷與質量之比為最大，約為104，湯姆生求得氣體離子的電荷與質量之比為7.7×106，也就是說，為液體中氫離子的電荷與質量之比的770倍。
這些結果也許表明，在氣體內的陰極射線的質點中，電荷比在氫原子中大得多，而質量卻小得多。
湯姆生暫時假定這些質點比原子小，他借用牛頓所常用微粒那個名詞去稱呼它們，並且說它們是人類尋求多年的各種元素的共同成分。
1898和1899年，湯姆生測量了X射線在氣體中所造成的離子的電荷。
他利用了威爾遜在1897年所發現的方法，即離子和塵埃一樣，可以成為潮濕空氣中蒸汽凝成霧滴的核心。
從這些霧滴在空氣阻力下降落的速度，就可以計算霧滴的大小。從凝結的水的體積，可以求得霧滴的數目，再從已知電動勢所產生的電流，可以求得電荷的總量。
沒過多長時間，另外一位科學家測量了離子在滲入氣體時的擴散速度，並由此計算出離子的電荷。
湯姆生認為，陰極射線的粒子要比原子小，並推測說這種粒子是建造一切化學元素的物質。1898年，湯姆生和他的學生又把他的研究進一步引向深入。
他們采用雲霧法與磁場偏轉法，證明了陰極射線粒子的電荷同電解中氫離子所帶電荷是同一個數量級的，當時，他把這種帶負電的粒子叫做微粒，隻是到了後來，才改稱電子。
由此可見，並不是說微粒的電荷比液體中氫離子的電荷更大，而是其質量更小。這些微粒絕對是原子的一部分，不管元素的性質如何，都是其原子共有的成分。
從湯姆生求得的結果來看，每一個微粒的質量大概是氫原子的1/770，接著，米利根又有了新的更精確的測定。
1910年，米利根進一步改進了威爾遜的雲霧法，又在1911年測量了小油滴在被電離的空氣中降落的速度。
而當一油滴捉到一離子時，其速度便會猛然改變。這樣求得離子的電荷為4.775×10-10靜電單位。而從氣體分子運動論就可以求得一個氫原子的質量約為1.66×10-24克，所以一個電子的質量約為9×10-28克。
這個偉大的發現終於解決了自從古希臘時代就遺留下來的一個曆史問題，即不同的物質是否有共同的基礎的問題，同時，這個發現也闡明了“帶電”的意義。
湯姆生認為，一個原子含有許多更小的個體，他把這些個體叫做微粒，並且這些微粒彼此相等，其質量等於低壓下氣體中陰離子的質量。
在正常的原子中，這些微粒所組成的集團，構成了一個中性的電的體係。那些個別的微粒，行為雖然好像陰性的離子，但聚集於中性的原子中時，其陰電效應便被某種東西抵消了。這種東西使微粒散布的空間，好像有與這些微粒之和相等的陽電似的。
關於氣體的帶電現象，湯姆生認為，是由於氣體原子的分裂，致使微粒脫離此原子。脫離出來的微粒，性質如陰性的離子，每個都帶有一恒量的陰電。
剩餘的原子的另一部分，性質就像一陽性的離子，帶有正電荷，和比陰電子更大的質量。
因此，湯姆生得出結論，帶電現象主要是由於原子的分裂，其中一部分質量被放出，而脫離了原來的原子。
從此，電子作為電的不連續性結構的最小粒子而被科學界承認了。電子不再是一個抽象的概念，而是一個經由湯姆生及其他一些人新發現的實實在在的物質粒子了。
湯姆生的研究工作，在1897年4月，一個春暖花開，鶯歌燕舞的日子裏，第一次公開報告時，不知什麼原因，在當時並沒有激起一場軒然大波。
但是，過了不久，便引起強烈的反響，人們歡呼雀躍，奔走相告，為人類的這一重大發現再次激動萬分。湯姆生所領導的卡文迪許實驗實，也因此而成為世界上最為引人注目，對莘莘學子最富有魅力的實驗中心。
其實，湯姆生關於電子的發現，跟前不久的一種研究，多多少少都有些關聯之處。
按照麥克斯韋的理論，光既然是一種電磁波係，那麼，它必定是由振蕩的電體所發出的。由於光譜是元素所特有的而不是元素的化合物所特有的，所以這些振蕩體必為原子或者原子的一部分。
按照這種推理，洛倫茲在湯姆生的發現的前幾年，創立了一種物質的電學說。這個學說預料，光譜的出現當受磁場的影響。
當光源放在強磁場之內時，其所發了的鈉光譜的譜線即行變寬。運用更強的磁場還可以把單一譜線分成兩條分光線。
根據測量這些線條之間的距離所獲得的資料，按照洛倫茲的學說，就可以算出振蕩質點的電荷與其質量之比的新值為1.77×107，與根據觀察陰極射線和運用其他方法所得到的結果較為接近。
洛倫茲用“電子”這一名稱來稱呼這些振動的帶電質點，而它們就是湯姆生所謂的微粒，我們也可以把它們當做是孤立的陰電單位，因為電子既然有電能，就必定有與質量相當的電量。
這樣，洛倫茲的學說就成為物質的電子學說，而且和由湯姆生發現而來的觀點完全融合在一起。隻不過湯姆生是用物質去解釋電，而洛倫茲則是用電來解釋物質。
接著人們便發現還可以用許多別的方法獲得微粒或電子，例如高溫下的物質及受到紫外光作用的金屬，都能發出電子。
此後，這種熱效應在無線電報與電話所用的熱離子管中，就取得了重要的實用意義。
電子是世界上最輕的運動粒子之一，大約1024個電子合起來，其重量也不足1克的千分之一。但是，無數個電子彙集成的強大的電流，卻以接近光的速度運動，真可謂浩浩蕩蕩，一瀉萬裏，成為新時代的動力源泉，為生產自然化開辟了無限廣闊的道路。
在20世紀，人類充分利用19世紀研究電子的科學成果，通過電子管技術的發明，開創了一個對20世紀科學技術起著關鍵作用的新技術領域，即電子技術。
倫琴、柏克勒爾和湯姆生三人的偉大發現，可謂石破天驚，揭開了20世紀科學技術新紀元的序幕！
從此以後，原子不可分的古老神話，被毫不留情地粉碎，科學開始了向原子更深的層次即原子核與基本粒子進軍，人類認識再度進入另外一塊同樣迷人的輝煌地帶……