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而后，在得到阴极射线的负电性质的基础上，汤姆孙仍不断思考负电粒子是什么尺寸，有多小的问题。为此，他提出了两种方法。第一是，在磁场下分析阴极射线的轨迹。第二是，在同阴极射线相互垂直的磁场中运动。两个实验分别测出了阴极射线的质荷比：
(1.1.1)
而质荷比的现代测量值为 。而后汤姆孙又发现他的测量值比氢离子情况下的结果小很多。
汤姆孙在后来的实验中得出了氢原子质量为阴极射线粒子质量的1700倍，并肯定了自然界的原子并不是最小的微观粒子。后来他用不同材料制成的阴极用多种气体进行试验，发现不同的情况下的质荷比都在一个数量级上，推断出实验中的粒子源于一般的原子，并取名为“载荷子”。总之，汤姆孙关于电子的发现打破了人们对原子传统结构的认识，从此物理学进入了新时代。
1909年，密立根的油滴实验得出结论：油滴所带的电荷量恒定为 的整数倍。这说明自然界中的电荷只能以 为单位存在。而后，他也得出了一个重要性质：电子电荷为分立值 。
德布罗意为他获得的诺贝尔奖作了著名的演讲，他的演讲题目是“电子的波动性”。他用类比法断言了物质的波粒二象性这一重要属性，并在1924年建立起了物质的波动方程，即德布罗意关系式。他指出，此性质可以用电子的干涉实验来验证。
乌伦贝克和古兹密特在1925年提出大胆地“电子自旋”假设，成功地解释了碱金属的双重谱线。他们曾有两个假设：一个假设是：电子有自旋磁矩，且电子有量子化的自旋角动量；第二个是：电子具有磁偶极矩即玻尔磁子。而后，施特恩一盖拉赫证明了电子中存在自旋磁矩。1947年，库什经过试验严格地确定了电子的自旋磁矩与玻尔磁子的数值有一定的差值，其比值关系为：
(1.1.2)
后来，这被称之为“电子反常磁矩”。
而后，狄拉克预言了正电子的存在，提出了正负电子的湮灭。1932年，安德森从宇宙射线中探测到了反电子。后来，拉开特发现了电子的湮灭现象和正负电子对现象。至此，人们对电子的认知又向前推进。
1.2 电子结构的探索
自从人们在十九世纪发现了电子，找到正确的电子模型来观察和测量电子的基本性质便成为物理学的重要目标之一。早期的亚伯拉罕和洛伦兹提出的提供了一个电子模型的物理图像，但是不能合理地解释电子的电场性质。后来的模型如狄拉克的点模型和量子力学模型比较符合电子相关的实验数据。然而,这些数学模型与对应的物理模型的联系不够大，物理结构追求的是物理，所以它们又被放弃。
Ivan Sellin在1982年指出物理学界需要一个更好的电子模型，他写到：现在仍然缺乏一个好的电子结构理论，人们没有提出一个被接受的理论来解释为什么电子在库仑场巨大的排斥力作用下不会爆炸，因为把两个电子聚集到一起所需的能量是相当巨大的。电子的结构还是个未解之谜，而自然界中的其它粒子也是如此，如质子和中子。此前的电子模型大都没有现实性，主要是因为他们没有考虑到电子的自旋和磁矩，没能够很好地解释电子的电磁性质。
近十年中，美国学者David L.Bergman提出了一种均匀带电旋转环模型。他在理论中指出，此模型在电磁力下是完全稳定的，其回旋半径是经典回旋半径的两倍，电子的大小等价于电子的康普顿波长，环的旋转频率等于康普顿波长的频率。该模型得到的反常磁矩与目前精确值满足高阶近似。而其正确与否有待验证[1]。