Katika uchunguzi wake wa uendeshaji wa umeme katika gesi ya shinikizo la chini, aligundua kuwa wakati shinikizo lilipopunguzwa, elektroni hasi (kathodi) ilionekana kutoa miale (inayoitwa "miale ya cathode", ambayo sasa inajulikana kuwa mkondo wa elektroni huru, na kutumika katika vifaa vya kuonyesha miale ya cathode). Kama mifano hii inavyoonyesha, alikuwa waanzilishi katika ujenzi na matumizi ya mirija ya utupu kwa ajili ya utafiti wa matukio ya fizikia. Yeye alikuwa, kama matokeo, mmoja wa wanasayansi wa kwanza kuchunguza kile kinachoitwa sasa plasma na kuigundua kama hali ya nne ya jambo mnamo 1879. Pia alibuni moja ya vyombo vya kwanza vya kusoma sphinx ya nyuklia, radioactivity ya nyuklia. Swali: Je, alisaidia kuunda radioactivity ya nyuklia?
spinthariscope