科学家们对电子的理解很大程度上要归功于汤姆森家族：乔治·佩吉特·汤姆森爵士，生于1892年5月3日，因发现电子的波动性质而闻名。他的父亲约瑟夫·约翰·汤姆森则是最先发现电子的科学家。
1937年，乔治·汤姆森通过薄金属片射出电子束并观察到其衍射图案后，证实了路易斯·德布罗意的理论，即电子具有波长，从而与美国科学家戴维森共享了诺贝尔物理学奖。汤姆森结合其父亲早期关于电子为粒子的发现，证明了波粒二象性原理，该原理表明每一个量子实体不仅表现出粒子的特性，还表现出波的特性。
科学家们发现可以利用电子的波动性质来确定固体和液体的原子结构。他们通过向物质发射电子，并观察产生的波动图案，来实现这一点。这种技术称为电子衍射，如今广泛使用于各种基于辐射的研究和工具中。
此项技术在使用显微镜时颇具成效，可以让科学家观察到那些即使在可见光下也无法完全看到的非常小的物体。这是国际原子能机构和全世界科学家们研究核材料的方法之一，以便了解如何实现其从“摇篮”到“坟墓”的最优管理。另一方面，还可以利用科学技术帮助维护世界和平与安全。
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