这时，一场旷日持久的大争论正在等待他的加入。19世纪60年代，英国物理学家克鲁克斯（1832—1919年）发明了一种管子——克鲁克斯管，在一个玻璃管里嵌上相对的两块金属板，两板各与一条电路相连，一块是阴极，一块是阳极，当管内的空气抽得越来越稀薄时，就会出现种种不同的颜色，这种光是由阴极发出的。它到底是什么呢？以德国物理学家赫兹、列纳德为首的一派认为阴极射线是类似于光的东西，是电磁波；以英国物理学家克鲁克斯为首的一派认为，这是一束带负电的粒子流。赫兹认为，既然是粒子流为什么它能顺利通过放在管内的它们路径上的各种屏障，而又没给屏上穿出洞呢？只有波才有这种特性；克鲁克斯说，既然是光一类的波，为什么我把一块磁铁靠近管子时，它就发生偏转呢？只有带电粒子才会受磁场的影响。这简直就像当年牛顿和胡克、惠更斯争论光的波粒性一样，又是一场难断的官司。双方都是当时最知名的权威，这场辩论竟持续了二十多年没有结果。就在1896年，汤姆孙正好40岁时，英国科学促进会最高委员会将汤姆孙召来，要他的实验室来解决这桩悬案。