J. J. Thomson(1856-1940)이 캐븐디쉬 연구소의 소장이 되어 실제로 실험을 하기 시작한 1884년 이래 일관되게 자신의 실험 연구의 주제로 삼았던 것은 기체방전 현상이었다. 바로 이 기체방전 실험을 통해 그는 기체전도 이론을 정립하고 '전자를 발견'했으며 20세기 초에는 양극선에 대한 연구를 수행했다. 1906년에는 기체의 전도성에 대한 연구업적이 인정되어 노벨상을 수상하였다. 이 논문에서 필자는 톰슨의 기체방전 연구 기간 중 비교적 초기인 1882년부터 1899년에 이르는 약 20년간의 연구를 살펴 본다. 기체방전에 대한 톰슨의 관심은 vortex 이론에서 비롯되었다. 기체방전 현상은 두 개의 vortex 고리 원자로 이루어진 분자가 외부로부터 교란을 받아 분해되었다가 급히 재결합할 때 나타나는 현상이라고 톰슨은 생각했다. (-1884) 이러한 vortex 이론은 톰슨이 캐븐디쉬 연구소의 소장이 된 후 몇 년간 수행했던 기체방전 실험의 이론적 기반이었다. (1884-1889) 그러나 1890년 이후 기체방전 현상과 전기분해 현상간의 유비관계에 주목하게 되면서 톰슨은 전기분해의 경우처럼 기체방전에서도 물질 분자가 '분해'되어 전하를 띤 원자를 형성하는 것이 전도의 필수조건임을 깨닫게 되었다. 그렇다면 전기분해 현상과 마찬가지로 기체방전 현상도 전기적 현상과 물질의 화학적 변화와의 관계, 더 나아가 물질과 전기간의 관계라는 보다 근본적인 문제를 해결할 수 있는 유망한 연구주제라고 생각하여, 이를 자신의 실험 연구의 주요 주제로 삼게 되었던 것이다. (1890-1895) 뢴트겐 선의 발견 이후 'corpuscle'이 도입되면서 전도(conduction)는 분자가 아니라 원자 자체가 쪼개져서 생기는 보다 작은 입자에 의해 일어나는 것임이 밝혀지게 되었다. (1895-) 이상의 논의를 통해, 톰슨은 1882년 경부터 물질과 전기간의 관계를 밝히려는 일관된 생각을 가지고 연구를 수행했으며 캐븐디쉬 연구소의 소장이 된 이후의 연구과정은 실험과 이에 따른 이론적 사색을 통해 이 생각을 구체화, 정교화해 나가는 과정이었음을 알 수 있었다. 1897년에 'corpuscle'을 발견한 후에도 톰슨은 이를 주로 물질의 이온화, 즉 물질이 전기를 띠게 되는 현상을 설명하는 데 적용하였다.