Elektron forrásának megtekintése

{{egyért2|az elemi részecskéről|Elektron (egyértelműsítő lap)}}
{{más|Elektrum}}
{{Részecske infobox
|név=Elektron
|osztály=lepton
|jel=e<sup>-</sup>, β<sup>-</sup>
|összetétel=[[elemi részecske]]
|kölcsönhatások=gravitáció, elektromágneses, gyenge
|antirészecske=[[pozitron]]
|felfedezés=[[Joseph John Thomson]]
|felfedezéséve=1897
|felfedezésforrás={{cite journal | last = Thomson | first = J.J. | year = 1897 | title = Cathode Rays | url = http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/thomson1897.html | journal = [[Philosophical Magazine]] | volume = 44 | page = 293 | doi = 10.1080/14786449708621070 | issue = 269| issn=1941-5982}}
|sejtés=[[Richard Laming]]
|sejtéséve=1838–1851
|tömegkg=9,109&nbsp;382&nbsp;15(45)
|tömegkgkitevő=-31
|tömegkgforrás={{citeweb|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?me|title=CODATA electron mass |language=angol|accessdate=2010-04-28}}
|tömegdalton=5,485&nbsp;799&nbsp;0943(23)<sup>-4</sup>
|tömegdaltonforrás={{citeweb|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?meu|title=CODATA electron mass in u|language=angol|accessdate=2010-04-28}}
|kép=HAtomOrbitals.png
|képaláírás=A [[hidrogén]]atom elektronjainak hullámfüggvényei
|elemitöltés=-1
|töltésc=1,602&nbsp;176&nbsp;487(40)
|töltéskitevő=-19
|töltésforrás={{citeweb|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?e|title=CODATA elementary charge|language=angol|accessdate=2010-04-28}}
|mágneses momentum1=−928,476&nbsp;377(23)
|mágnesenmomentumkitevő1=-26
|mágneses momentumforrás1={{citeweb|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?muem|title=CODATA electron magnetic moment|language=angol|accessdate=2010-04-28}}
|spin=1/2 ([[fermion]])
}}
Az '''elektron''' (az [[Ógörög nyelv|ógörög]] ήλεκτρον, borostyán szóból) negatív elektromos töltésű [[elemi részecske]],<ref>{{cite web|title=JERRY COFF|url=http://www.universetoday.com/73323/what-is-an-electron/|accessdate=10 September 2010|archiveurl=https://web.archive.org/web/20160304195152/http://www.universetoday.com/73323/what-is-an-electron/|archivedate=2016-03-04}}</ref> amely az [[atommag]]gal együtt [[kémiai részecske|kémiai részecskéket]] alkot, és felelős a kémiai kötésekért. Szokásos jelölése: '''e<sup>‒</sup>'''. Az elektron feles [[spin]]ű [[lepton]]; a leptonok első generációjának tagja.<ref name="curtis74"/> [[Antirészecske|Antirészecskéje]] a [[pozitron]].

Az elektron tömege a [[proton]] tömegének 1/1836 része.<ref name="nist_codata_mu"/> Az elektronok és a többi elemi részecske kölcsönhatását a kémia és a magfizika vizsgálja. [[Antianyag]]beli párja, a pozitron tömege és spinje megegyezik az elektronéval, azonban töltése ellentétes. Ha pozitron és elektron találkozik, energia felvillanás során mindkettő szétsugárzódik, és gamma-foton jön létre.

Normális körülmények között az elektronok az [[atom]]ok pozitív [[atommag|magjához]] kötődnek, mivel az ellentétes elektromos töltések vonzzák egymást. Egy semleges atomban az elektronok száma azonos a mag pozitív töltéseinek számával. Egy atomon belül az elektronok szabályosan elrendezett pályákon mozognak a mag körül, a mag és az elektronok közti vonzás legyőzi az elektronok közt fellépő taszító hatást. Az elektronpályák koncentrikus héjakba rendeződnek, és a magtól kifelé haladva egyre több az alhéj. A magtól való távolságtól függően a héjakban lévő elektronok kötése egyre lazább. Az elektronok elrendeződése meghatározza az atom méretét, és hatással van arra, hogy reagál más atomokra, részecskékre és az elektromágneses sugárzásra. Az ionizáció és a részecskék közötti arány megváltozása megváltoztatja a rendszer kötési energiáját. Két vagy több atom között az elektronok kicserélése vagy megosztása kémiai kötést hoz létre.<ref name=Pauling/> Fontos szerepet tölt be kémiai reakciók legnagyobb csoportjában, a [[redoxireakció]]kban.

Mivel spinje félegész szám a ħ [[Planck-állandó]]ban mérve, a [[fermion]]ok közé tartozik, így a [[Pauli-elv|Pauli-féle kizárási elv]] miatt két elektron nem foglalhatja el ugyanazt a [[kvantumállapot]]ot.<ref name="curtis74"/> Ahogy a többi anyagi részecskének, az elektronnak is van hullámtermészete; így ütközhet más részecskékkel, és megtörhet, mint a fény. Hullámtermészete egyszerűbben vizsgálható, mert kis tömege miatt a [[De Broglie-féle hullámhossz]]a is magasabb a tipikus energiaszinteken.

Több fizikai jelenségben is kulcsfontosságú, így az [[elektromosság]]ban, a [[Mágnesség|mágnesességben]], és a [[hővezetés]]ben. Továbbá hat rá a többi alapvető erő: a [[gravitáció]], az [[Mágnesség|elektromágnesesség]] és a [[gyenge kölcsönhatás]].<ref name="anastopoulos1">
{{cite book
 | last = Anastopoulos | first = C.
 | year = 2008
 | title = Particle Or Wave: The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics
 | url = https://books.google.com/?id=rDEvQZhpltEC&pg=PA236
 | pages = 236–237
 | publisher = [[Princeton University Press]]
 | isbn = 0-691-13512-6
}}</ref> Negatív töltése miatt az elektron elektromos erőteret hoz létre maga körül. Egy megfigyelőhöz képest mozogva mágneses mezőt hoz létre. A külső [[Elektromágneses mező|elektromágneses terek]] a [[Lorentz-erő|Lorentz-törvény]] szerint hatnak rá. Részt vesz a magreakciókban is, például a csillagokban zajló fúzióban, és radioaktív bomlási folyamatokban is létrejön, ahol béta-részecskeként ismert. Nagy energiájú ütközések is elektronokat hoznak létre, például a kozmikus sugarak, amikor elérik a légkört. Gyorsításkor fotonok formájában vesz fel és ad le energiát. Laboratóriumi eszközökben akár egyetlen elektron vagy [[elektronplazma]] is tartható és megfigyelhető elektromágneses mezővel. Teleszkópokkal a külső elektronplazma is megfigyelhető.

Sok alkalmazásban felhasználják, mint az elektronikában, a hegesztésben, a katódsugárcsövekben, az [[elektronmikroszkóp]]okban, a sugárterápiában, a [[lézer]]ekben vagy a [[részecskegyorsító]]kban.

Először [[Richard Laming]] feltételezte 1838-ban az elektromos töltés egy láthatatlan egységét, hogy megmagyarázza az atomok kémiai viselkedését.<ref name="arabatzis"/> [[George Johnstone Stoney]] nevezte el elektronnak ezt az elemi töltésegységet. Az elnevezés a [[görög nyelv|görög]] ''elektron'' szóból származik, amely jelentése [[borostyán (fosszília)|borostyánkő]]. A görögök borostyánkövet dörzsöltek meg más anyaggal, és tapasztalták az elektromos vonzó tulajdonságát. Kísérleti kimutatása 1897-ben [[Joseph John Thomson]]nak sikerült először.<ref name="thomson">{{cite journal
 | last = Thomson
 | first = J.J.
 | year = 1897
 | title = Cathode Rays
 | url = http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/thomson1897.html
 | journal = [[Philosophical Magazine]]
 | volume = 44
 | page = 293
 | doi = 10.1080/14786449708621070
 | issue = 269
 | accessdate = 2016-03-21
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20170703223024/http://web.lemoyne.edu/~giunta/THOMSON1897.HTML
 | archivedate = 2017-07-03
 }}</ref><ref name="dahl">[[#refDahl1997|Dahl (1997:122–185).]]</ref><ref name="wilson"/>

{|{{széptáblázat}}
|+ Az elektron adatai ([[CODATA]] alapján)
| style="vertical-align:top" | [[Elektromos töltés]]
|
−[[elemi töltés|e]]&nbsp;= <br />
−1,602&nbsp;176&nbsp;487(40){{e|−19}}&nbsp;[[Coulomb (egység)|C]]<ref>{{citeweb|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?e|title=CODATA elementary charge|language=angol|accessdate=2010-04-28|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180613160927/https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?e|archivedate=2018-06-13}}</ref>
|-
| style="vertical-align:top" | [[Tömeg|Nyugalmi tömeg]]
|
5,485&nbsp;799&nbsp;0943(23){{e|−4}}&nbsp;[[Atomi tömegegység|u]]<ref>{{citeweb|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?meu|title=CODATA electron mass in u|language=angol|accessdate=2010-04-28|archiveurl=https://web.archive.org/web/20110805132353/http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?meu|archivedate=2011-08-05}}</ref>&nbsp;= <br />
9,109&nbsp;382&nbsp;15(45){{e|−31}}&nbsp;[[kilogramm|kg]]<ref>{{citeweb|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?me|title=CODATA electron mass|language=angol|accessdate=2010-04-28|archiveurl=https://web.archive.org/web/20110605102903/http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?me|archivedate=2011-06-05}}</ref>
|-
| [[Relatív töltés]]
| −1
|-
| [[Relatív tömeg]]
| 1 / 1836<ref>{{citeweb|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme|title=CODATA proton-electron mass ratio|language=angol|accessdate=2010-04-28|archiveurl=https://web.archive.org/web/20091213181004/http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme|archivedate=2009-12-13}}</ref>
|-
| [[Moláris tömeg]]
| 5,485&nbsp;799 0946(22){{e|-7}} kg mol<sup>−1</sup><ref>{{citeweb|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mme|title=CODATA electron molar mass|language=angol|accessdate=2012-04-12|archiveurl=https://web.archive.org/web/20120603155135/http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mme|archivedate=2012-06-03}}</ref>
|-
| style="vertical-align:top" | [[Nyugalmi energia]]
|
0,510&nbsp;998&nbsp;910(13)&nbsp;[[Elektronvolt|MeV]]<ref>{{citeweb|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mec2mev|title=CODATA electron mass energy equivalent in MeV|language=angol|accessdate=2010-04-28|archiveurl=https://web.archive.org/web/20090804164753/http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mec2mev|archivedate=2009-08-04}}</ref>&nbsp;= <br />
8,187&nbsp;104&nbsp;38(41){{e|−14}}&nbsp;[[Joule|J]]<ref>{{citeweb|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mec2|title=CODATA electron mass energy equivalent|language=angol|accessdate=2010-04-28|archiveurl=https://web.archive.org/web/20110805131300/http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mec2|archivedate=2011-08-05}}</ref>
|-
| [[Mágneses momentum]]
| −928,476&nbsp;377(23){{e|−26}}&nbsp;[[Joule|J]]&nbsp;[[Tesla (mértékegység)|T]]<sup>−1</sup><ref>{{citeweb|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?muem|title=CODATA electron magnetic moment|language=angol|accessdate=2010-04-28|archiveurl=https://web.archive.org/web/20100906024420/http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?muem|archivedate=2010-09-06}}</ref>
|-
| [[Spin]]
| 1/2 ([[fermion]])
|-
| [[g-faktor (fizika)|g-faktor]]
| −2,002 319 304 3622(15)<ref>{{citeweb|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?gem|title=CODATA electron g factor|language=angol|accessdate=2010-04-28|archiveurl=https://web.archive.org/web/20100906024349/http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?gem|archivedate=2010-09-06}}</ref>
|-
| [[Felezési idő|Élettartam]]
| stabil
|}

==Története==
Már az ókori görögök felfedezték, hogy a borostyán vonzza az apró tárgyakat, ha bundával dörzsölik. A villámlás mellett ez az emberiség egyik legrégibb tapasztalata az elektromosságról.<ref name="DictOrigins">
{{cite book
 | last = Shipley | first = J.T.
 | year = 1945
 | title = Dictionary of Word Origins
 | url = https://archive.org/details/dictionaryofword00ship | page = [https://archive.org/details/dictionaryofword00ship/page/133 133]
 | publisher = [[The Philosophical Library]]
 | isbn = 0-88029-751-4
}}</ref> 1600-ban az angol [[William Gilbert]] a ''De Magnete'' című értekezésében erre a jelenségre alapozva megalkotta az újlatin electricus szót.<ref name="Baigrie1">
{{cite book
 | last = Baigrie | first = B.
 | year = 2006
 | title = Electricity and Magnetism: A Historical Perspective
 | url = https://books.google.com/?id=3XEc5xkWxi4C&pg=PA7
 | pages = 7–8
 | publisher = [[Greenwood Publishing Group|Greenwood Press]]
 | isbn = 0-313-33358-0
}}</ref>

Az 1700-as évek elején [[Francis Hauksbee]] és a francia [[Charles François de Cisternay du Fay]] egymástól függetlenül felfedezték a dörzsölési elektromosság kétféle típusát. Az egyik az üveg, a másik a gyanta megdörzsölésével hozható létre. Du Fay elmélete szerint itt kétféle elektromos folyadék van, amelyek dörzsöléssel elválaszthatók, és semlegesítik egymást, ha összeérnek.<ref>
{{cite book
 | last = Keithley | first = J.F.
 | year = 1999
 | title = The Story of Electrical and Magnetic Measurements: From 500 B.C. to the 1940s
 | url = https://books.google.com/?id=uwgNAtqSHuQC&pg=PR7
 | publisher = [[IEEE|IEEE Press]]
 | pages = 15, 20
 | isbn = 0-7803-1193-0
}}</ref> Egy évtizeddel később [[Benjamin Franklin]] szerint egyféle folyadék van, kétféle nyomással. Tőle származik a pozitív és a negatív elnevezés is.<ref>{{cite web
 | title = Benjamin Franklin (1706–1790)
 | url = http://scienceworld.wolfram.com/biography/FranklinBenjamin.html
 | work = [[ScienceWorld|Eric Weisstein's World of Biography]]
 | publisher = [[Wolfram Research]]
 | accessdate = 2010-12-16
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20171018063555/http://scienceworld.wolfram.com/biography/FranklinBenjamin.html
 | archivedate = 2017-10-18
 }}</ref> Szerinte a pozitív a töltéshordozó, de nem szólt arról, hogy melyik állapotban van hiány, és melyikben fölösleg.<ref>{{cite book
 | last1 = Myers
 | first1 = R.L.
 | year = 2006
 | title = The Basics of Physics
 | url = https://books.google.com/books?id=KnynjL44pI4C&pg=PA242
 | publisher = [[Greenwood Publishing Group]]
 | page = 242
 | isbn = 0-313-32857-9
 | accessdate = 2016-02-28
 | archívurl = https://web.archive.org/web/20160624065801/https://books.google.com/books?id=KnynjL44pI4C&pg=PA242
 | archívdátum = 2016-06-24
 }}</ref>

[[Richard Laming]] angol természetfilozófus 1838 és 1851 között alkotta meg [[atommodell]]jét, amiben az atomok magból és szubatomi töltéshordozó részecskékből állnak.<ref name="farrar">
{{cite journal
 | last = Farrar | first = W.V.
 | year = 1969
 | title = Richard Laming and the Coal-Gas Industry, with His Views on the Structure of Matter
 | journal = [[Annals of Science]]
 | volume = 25 | pages = 243–254
 | doi =10.1080/00033796900200141
 | issue = 3
}}</ref> 1846-tól a német [[William Weber]] szerint az elektromosságot pozitív és negatív folyadékok alkotják, és az inverz négyzet törvénye szerint hatnak kölcsön. Az ír [[George Johnstone Stoney]] 1874-ben tanulmányozta az elektrolízist; ez kialakította benne az elemi töltés gondolatát, ami megegyezik egy egyszeres töltésű ion töltésével. Mérései alapján meg is becsülte ezt a mennyiséget az elektrolízis Faraday-féle törvénye alapján.<ref>
{{cite journal
 | last = Barrow | first = J.D.
 | year = 1983
 | title = Natural Units Before Planck
 | url = https://archive.org/details/sim_astronomy-geophysics_1983-03_24_1/page/24 | journal = [[Astronomy & Geophysics|Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society]]
 | volume = 24 | pages = 24–26
 | bibcode = 1983QJRAS..24...24B
 | doi =
}}</ref> Ő azonban azt hitte, hogy ez a töltés nem távolítható el az atomból. [[Hermann Ludwig von Helmholtz|Hermann von Helmholtz]] 1881-ben amellett érvelt, hogy a pozitív és a negatív elektromosság is elemi részecskékből áll, amelyek az elektromosság atomjaiként működnek.<ref name="arabatzis">
{{cite book
 | last = Arabatzis | first = T.
 | year = 2006
 | title = Representing Electrons: A Biographical Approach to Theoretical Entities
 | url = https://books.google.com/?id=rZHT-chpLmAC&pg=PA70
 | pages = 70–74
 | publisher = [[University of Chicago Press]]
 | isbn = 0-226-02421-0
}}</ref>

Stoney ''electrolion''nak nevezte az elemi töltésegységet 1881-ben. Tíz év múlva a nevet ''electron''ra változtatta. Így írt erről: Becslés készült az elektromosságnak ennek a figyelemre méltó egységnek az aktuális mennyiségéről, aminek az ''elektron'' nevet javaslom. Volt egy javaslat 1906-ban, hogy a nevet ''elektrolion''ra kell visszaváltoztatni, ám Hendrik Lorentz előnyben részesítette az elektron nevet.<ref>{{cite book
 | author=Sōgo Okamura
 | title=History of Electron Tubes
 | url=https://books.google.com/books?id=VHFyngmO95YC&pg=PR11
 | accessdate=29 May 2015
 | year=1994
 | publisher=IOS Press
 | isbn=978-90-5199-145-1
 | page=11
 | quote=In 1881, Stoney named this electromagnetic 'electrolion'. It came to be called 'electron' from 1891. [...] In 1906, the suggestion to call cathode ray particles 'electrions' was brought up but through the opinion of Lorentz of Holland 'electrons' came to be widely used.
 | archívurl=https://web.archive.org/web/20160511214552/https://books.google.com/books?id=VHFyngmO95YC&pg=PR11
 | archívdátum=2016-05-11
 }}</ref><ref>
{{cite journal
 | last = Stoney | first = G.J.
 | year = 1894
 | title = Of the "Electron," or Atom of Electricity
 | journal = [[Philosophical Magazine]]
 | volume = 38 | issue = 5 | pages = 418–420
 | doi =10.1080/14786449408620653
}}</ref> A név az ''electric'' és az ''ion'' szavak kombinációjából keletkezett,<ref>"electron, n.2". OED Online. March 2013. Oxford University Press. Accessed 12 April 2013 [http://www.oed.com/view/Entry/60302?rskey=owKYbt&result=2]</ref> de azóta az elektron szóból eredeztethető -on végződés más elemi részecskék nevének végén is megjelent, például ''proton'', ''neutron''.<ref>
{{cite book
 | last = Soukhanov | first = A.H. ed.<!-- using author field because editor field double-punctuates. -->
 | year = 1986
 | title = Word Mysteries & Histories
 | page = 73
 | publisher = [[Houghton Mifflin Harcourt|Houghton Mifflin Company]]
 | isbn = 0-395-40265-4
}}</ref><ref>
{{cite book
 | last = Guralnik | first = D.B. ed.<!-- using author field because editor field double-punctuates. -->
 | year = 1970
 | title = Webster's New World Dictionary
 | publisher = [[Prentice Hall]]
 | page = 450
 | isbn =
}}</ref>
===Felfedezése===
[[Fájl:Katódsugarak mágneses mezőben(2).jpg|right|bélyegkép|A Crookes-cső katóddal szemközti fala az elektronok hatására zölden fluoreszkál, a csőben lévő fémlap árnyékot okoz]]
[[Fájl:Cyclotron motion wider view.jpg|right|thumb|alt=Gömb alakú vákuumcső belsejében egy fénylő körrel |Fénylő elektronáram, ami körbe hajlik a mágneses mező hatására<ref>
{{cite book
 | last = Born | first = M.
 | last2 = Blin-Stoyle | first2 = R.J.
 | last3 = Radcliffe | first3 = J.M.
 | year = 1989
 | title = Atomic Physics
 | url = https://books.google.com/?id=NmM-KujxMtoC&pg=PA26
 | page = 26
 | publisher = [[Courier Dover]]
 | isbn = 0-486-65984-4
}}</ref>]]

A német [[Johann Wilhelm Hittorf]] ritkított gázok elektromos vezetését vizsgálta. 1869-ben a katódról induló izzást figyelt meg, ami annál erősebb volt, minél ritkább volt a gáz. 1876-ban a német [[Eugen Goldstein]] megmutatta, hogy ezek a sugarak árnyékot vetnek, és elnevezte őket katódsugárnak.<ref>[[#refDahl1997|Dahl (1997:55–58).]]</ref> Az 1870-es években az angol [[William Crookes]] előállította az első [[katódsugárcső|katódsugárcsövet]], vákuummal a belsejében.<ref name="dekosky">
{{cite journal
 | last = DeKosky | first = R.K.
 | year = 1983
 | title = William Crookes and the quest for absolute vacuum in the 1870s
 | journal = [[Annals of Science]]
 | volume = 40 | issue = 1 | pages = 1–18
 | doi =10.1080/00033798300200101
}}</ref> Ezzel megmutatta, hogy a fénylő sugarak a katódról indulnak az anód felé, és energiát szállítanak. Ezután sikerült mágneses mezővel meghajlítani a katódsugarakat, megerősítve, hogy a sugarak negatív töltésűek.<ref name="leicester">
{{cite book
 | last = Leicester | first = H.M.
 | year = 1971
 | title = The Historical Background of Chemistry
 | url = https://books.google.com/?id=aJZVQnqcwv4C&pg=PA221
 | pages = 221–222
 | publisher = [[Courier Dover]]
 | isbn = 0-486-61053-5
}}</ref><ref>[[#refDahl1997|Dahl (1997:64–78).]]</ref> 1879-ben kifejtette, hogy ez egy sugárzó anyaggal magyarázható. Szerinte ez az anyag negyedik halmazállapota, ami negatív töltésű összetett ionokból áll, amik nagy sebességgel vetődnek ki a katódból az anód felé.<ref>{{cite journal|last=Zeeman|first=P.<!-- Lockyer, Norman ed.: commenting out for now because editor field double-punctuates. -->|year=1907|title=Sir William Crookes, F.R.S|journal=[[Nature]]|volume=77|issue=1984|pages=1–3|doi=10.1038/077001a0|url=https://books.google.com/?id=UtYRAAAAYAAJ|bibcode=1907Natur..77....1C|last2=Zeeman|first2=P.}}</ref>

A német földön született, de az Egyesült Királyság polgárává lett [[Arthur Schuster]] folytatta Crookes kísérleteit. Két fémlapot helyezett el a katódsugarakkal párhuzamosan, és elektromos feszültséget állított elő a kettő közül. A katódsugarak a pozitív feszültségű lemez felé hajlottak el, ezzel újra megerősítették, hogy a katódsugarak negatív töltésűek. Adott erősségű áram mellett az elhajlást mérve Schuster 1890-ben megbecsülte a sugarak töltés/tömeg arányát. Mivel a kapott érték mintegy ezerszerese volt a vártnak, a legtöbben hibára gyanakodtak, és nem hitték el ezt az eredményt.<ref name="leicester"/><ref>[[#refDahl1997|Dahl (1997:99).]]</ref>

1892-ben [[Hendrik Lorentz]] azt sugallta, hogy az elektronok tömege a töltésük következménye.<ref>Frank Wilczek: "[http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=happy-birthday-electron Happy Birthday, Electron] {{Wayback|url=http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=happy-birthday-electron |date=20131101121817 }}" ''Scientific American'', June 2012.</ref>

1896-ban az angol J. J. Thomson, John S. Townsend és H. A. Wilson<ref name="dahl"/> kísérleteikből arra jutottak, hogy a katódsugarakat elemi részecskék alkotják, és nem hullámok, vagy ionok, mint ahogy korábban gondolták.<ref name="thomson"/> Thomson pontos becslést kapott mind a tömegre (''m''), mind a töltésre (''e''), ahol is a tömeg csak ezredrésze a legkönnyebb ionnak, a hidrogénnek.<ref name="thomson"/><ref name="wilson">
{{cite book
 | last = Wilson | first = R.
 | year = 1997
 | title = Astronomy Through the Ages: The Story of the Human Attempt to Understand the Universe
 | url = https://books.google.com/?id=AoiJ3hA8bQ8C&pg=PA138
 | page = 138
 | publisher = [[CRC Press]]
 | isbn = 0-7484-0748-0
}}</ref> Azt is megmutatta, hogy az ''e/m'' arány független a katód anyagától. Továbbá a radioaktív bomlás, a hevítés és a megvilágítás hatására is ugyanilyen részecskék lépnek ki. Az ír [[George F. Fitzgerald]] újra javasolta az elektron megnevezést, és ez el is terjedt.<ref name="thomson"/><ref>{{cite web
 |last        = Thomson
 |first       = J.J.
 |year        = 1906
 |title       = Nobel Lecture: Carriers of Negative Electricity
 |url         = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-lecture.pdf
 |publisher   = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 |accessdate  = 2008-08-25
 |archiveurl  = https://web.archive.org/web/20081010100408/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-lecture.pdf
 |archivedate = 2008-10-10
}}</ref>

A természetes fluoreszkáló ásványok tanulmányozása közben [[Henri Becquerel]] felfedezte, hogy sugárzást bocsátanak ki akkor is, ha kívülről nem nyernek energiát. Ezek a radioaktív anyagok az érdeklődés középpontjába kerültek. [[Ernest Rutherford]] felfedezte, hogy részecskéket bocsátanak ki. Ezeket alfa- és béta-részecskéknek nevezte, arra utalva, hogy milyen mértékben képesek áthaladni az anyagon.<ref>
{{cite journal
 | last = Trenn | first = T.J.
 | year = 1976
 | title = Rutherford on the Alpha-Beta-Gamma Classification of Radioactive Rays
 | journal = [[Isis (journal)|Isis]]
 | volume = 67 | issue = 1 | pages = 61–75
 | jstor = 231134
 | doi = 10.1086/351545
}}</ref> 1900-ban Becquerel a [[rádium]] béta-sugarait elektromos mezővel elhajlította, és kimutatta, hogy tömeg/töltés arányuk ugyanaz, mint a katódsugarak részecskéinek.<ref>
{{cite journal
 | last = Becquerel | first = H.
 | year = 1900
 | title = Déviation du Rayonnement du Radium dans un Champ Électrique
 | journal = [[Comptes rendus de l'Académie des sciences]]
 | volume = 130 | pages = 809–815
|language=fr}}</ref> Ez erősítette azt a nézetet, hogy az elektronok az atomok részei.<ref name="BaW9091">[[#refBaW2001|Buchwald and Warwick (2001:90–91).]]</ref><ref>{{cite journal
 | last = Myers
 | first = W.G.
 | year = 1976
 | title = Becquerel's Discovery of Radioactivity in 1896
 | url = http://jnm.snmjournals.org/cgi/content/abstract/17/7/579
 | journal = [[Journal of Nuclear Medicine]]
 | volume = 17
 | issue = 7
 | pages = 579–582
 | pmid = 775027
 | accessdate = 2016-03-01
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20081222023947/http://jnm.snmjournals.org/cgi/content/abstract/17/7/579
 | archivedate = 2008-12-22
 }}</ref>

[[Fájl:Millikan.jpg|thumb|140px|Robert Millikan]]

Az elektron töltését az amerikai [[Robert Millikan]] és [[Harvey Fletcher]] mérte meg pontosabban 1909-es olajcseppkísérletükben, aminek eredményeit 1911-ben publikálták. Ebben elektromos mezővel lebegtettek egy elektromosan feltöltött olajcseppet. Az eszközzel 1-150 ion töltését tudták megmérni kevesebb mint 0,3%-os hibával. Korábban Thomson csapata is végzett hasonló kísérletet<ref name="thomson"/> az elektrolízis által feltöltött vízcseppekből álló köddel.<ref name="dahl"/> 1911-ben [[Abram Fjodorovics Ioffe|Abram Ioffe]] fémek elektromosan töltött mikroporával szintén hasonló kísérletet végzett, és függetlenül Millikantől és Fletchertől hasonló eredményt kapott a töltésre. Eredményeit 1913-ban publikálta.<ref>{{cite journal
 | last = Kikoin | first = I. K.
 | last2 = Szominszkij | first2 = M. SZ.
 | year = 1961
 | title = Abram Fjodorovics Ioffe akadémikus (80. születésnapjára)
 | journal = [[Uszpehi Fizicseszkih Nauk|A fizikai tudományok sikerei]]
 | volume = 3 | pages = 798–809
 | doi = 10.1070/PU1961v003n05ABEH005812
|bibcode = 1961SvPhU...3..798K
 | issue = 5 }} Original publication in Russian: {{cite journal
 | last = Кикоин
 | first = И. К.
 | last2 = Соминский
 | first2 = М.С.
 | year = 1960
 | title = Академик А. Ф. Иоффе
 | url = http://ufn.ru/ufn60/ufn60_10/Russian/r6010e.pdf
 | journal = [[:ru:Успехи физических наук|Успехи Физических Наук]]
 | volume = 72
 | issue = 10
 | pages = 303–321
 | accessdate = 2016-03-02
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20181009013215/https://ufn.ru/ufn60/ufn60_10/Russian/r6010e.pdf
 | archivedate = 2018-10-09
 }}</ref> Az olajcseppek alkalmasabbak erre a kísérletre, mint a vízcseppek, mert az olaj lassabban párolog, így a hosszabb ideig tartó kísérletben pontosabb eredményekhez lehet jutni.

A 20. század elején felfedezték, hogy a gyorsan mozgó részecskék bizonyos körülmények között kondenzációs csíkot húznak a túltelített vizes oldatban. 1911-ben [[Charles Thomson Rees Wilson|Charles Wilson]] ezen az elven [[ködkamra|ködkamrát]] készített, amiben le tudta fényképezni a részecskék nyomait, így a gyors elektronokét is.<ref>{{cite journal
 | last = Das Gupta | first = N.N.
 | last2 = Ghosh | first2 = S.K.
 | year = 1999
 | title = A Report on the Wilson Cloud Chamber and Its Applications in Physics
 | journal = [[Reviews of Modern Physics]]
 | volume = 18 | pages = 225–290
 | doi = 10.1103/RevModPhys.18.225
| bibcode=1946RvMP...18..225G
 | issue = 2
}}</ref>

===Atomelmélet===
1914-ben [[Ernest Rutherford]], [[Henry Moseley]], [[James Franck]] és [[Gustav Hertz]] kísérletek alapján belátták, hogy az atomok kicsi, de nehéz pozitív töltésű magból és könnyű elektronokból állnak.<ref name="smirnov"/> 1913-ban a dán [[Niels Bohr]] azt az elméletet javasolta, hogy az elektronok csak bizonyos energiaszinteket foglalhatnak el, ezért nem zuhannak a magba. Az ezek által meghatározott pályák között ugrálhatnak. Amikor egy magasabb szintről alacsonyabb szintre lépnek, akkor a különbség [[foton]]ként távozik. Ezzel az elmélettel sikerült megmagyaráznia a hidrogén színképét,<ref>{{cite web
 | last = Bohr
 | first = N.
 | year = 1922
 | title = Nobel Lecture: The Structure of the Atom
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1922/bohr-lecture.pdf
 | publisher = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-12-03
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20081203124237/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1922/bohr-lecture.pdf
 | archivedate = 2008-12-03
 }}</ref> de adós maradt a nehezebb atomok spektrumával és a színképvonalak relatív fényességével.<ref name="smirnov">
{{cite book
 | last = Smirnov | first = B.M.
 | year = 2003
 | title = Physics of Atoms and Ions
 | url = https://books.google.com/?id=I1O8WYOcUscC&pg=PA14
 | pages = 14–21
 | publisher = [[Springer Science+Business Media|Springer]]
 | isbn = 0-387-95550-X
}}</ref>

Az atomok közötti [[kovalens kötés]]eket [[Gilbert Newton Lewis]] magyarázta azzal, hogy az atomokat egy vagy több közös elektronpár tartja össze a molekulákban.<ref>
{{cite journal
 | last = Lewis | first = G.N.
 | year = 1916
 | title = The Atom and the Molecule
 | journal = [[Journal of the American Chemical Society]]
 | volume = 38 | issue = 4 | pages = 762–786
 | doi = 10.1021/ja02261a002
}}</ref> 1927-ben [[Walter Heitler]] és [[Fritz London]] [[kvantummechanika]]i magyarázatot adott erre.<ref name=Arabatzis>
{{cite journal
 | last = Arabatzis | first = T.
 | last2 = Gavroglu | first2 = K.
 | year = 1997
 | title = The chemists' electron
 | journal = [[European Journal of Physics]]
 | volume = 18 | pages = 150–163
 | doi = 10.1088/0143-0807/18/3/005
|bibcode = 1997EJPh...18..150A
 | issue = 3 }}</ref> 1919-ben az amerikai [[Irving Langmuir]] Lewis statikus modelljével foglalkozott, és gömbhéjakon képzelte el az elektronokat,<ref>
{{cite journal
 | last = Langmuir | first = I.
 | year = 1919
 | title = The Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules
 | journal = [[Journal of the American Chemical Society]]
 | volume = 41 | issue = 6 | pages = 868–934
 | doi = 10.1021/ja02227a002
}}</ref> ahol egy héjon egy elektronpár osztozik. Ezzel a modellel Langmuir meg tudta magyarázni az összes elem kémiai tulajdonságait a periódusos rendszerben.<ref name=Arabatzis/> Ezek főbb jellemzőikben periódusosan viselkednek.<ref>
{{cite book
 | last = Scerri | first = E.R.
 | year = 2007
 | title = The Periodic Table
 | url = https://books.google.com/?id=SNRdGWCGt1UC&pg=PA205
 | pages = 205–226
 | publisher = [[Oxford University Press]]
 | isbn = 0-19-530573-6
}}</ref>

1924-ben az osztrák [[Wolfgang Pauli]] négy paraméterrel írta le az atom héjszerkezetét, amiben minden elektron más állapotot foglal el. Ezt ma [[Pauli-elv|Pauli-féle kizárási elvként]] ismerik.<ref>
{{cite book
 | last = Massimi | first = M.
 | year = 2005
 | title = Pauli's Exclusion Principle, The Origin and Validation of a Scientific Principle
 | url = https://books.google.com/?id=YS91Gsbd13cC&pg=PA7
 | pages = 7–8
 | publisher = [[Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-83911-4
}}</ref> Az utolsó paraméternek két állapota van. Ennek fizikai mechanizmusát a holland [[Samuel Goudsmit]] és [[George Uhlenbeck]] magyarázta. 1925-ben felfedezték, hogy az elektron pályájáinak perdülete mellett belső impulzusmomentumuk és mágneses dipólmomentumuk is van.<ref name="smirnov"/><ref>
{{cite journal
 | last = Uhlenbeck | first = G.E.
 | last2 = Goudsmith | first2 = S.
 | year = 1925
 | title = Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons
 | journal = [[Naturwissenschaften|Die Naturwissenschaften]]
 | volume = 13 | issue = 47
 | bibcode = 1925NW.....13..953E
|doi = 10.1007/BF01558878
 | pages = 953 |language=de}}</ref> Azóta ezt az elektron [[spin]]jének nevezik. Ez magyarázza a színképvonalak misztikus hasadását, ami nagy felbontású [[spektrográf]]fal figyelhető meg. Ez a [[finomszerkezet]]i hasadás.<ref>
{{cite journal
 | last = Pauli | first = W.
 | year = 1923
 | title = Über die Gesetzmäßigkeiten des anomalen Zeemaneffektes
 | journal = [[European Physical Journal|Zeitschrift für Physik]]
 | volume = 16 | issue = 1 | pages = 155–164
 | bibcode = 1923ZPhy...16..155P
 | doi = 10.1007/BF01327386
|language=de}}</ref>

===Kvantummechanika===
[[Fájl:Orbital s1.png|right|thumb|alt=Szimmetrikus kék köd koordinátatengelyekkel, aminek erőssége a középponttól távolodva csökken.|A kvantummechanikában az elektron viselkedését az atomban a pályája írja le, ami inkább egy valószínűségeloszlás, mint egy meghatározott pálya. Az ábrán az árnyalás az elektron megtalálásának a valószínűségét mutatja, aminek energiája megfelel az adott pontbeli kvantumszámnak]]
1924-ben kiadott értekezésében a francia [[Louis de Broglie]] azt az elméletét írta le, hogy az anyag részecsketermészetű elemei a [[fény]]hez hasonlóan hullámformalizmussal is leírhatók.<ref name="de_broglie">{{cite web
 | last = de Broglie
 | first = L.
 | year = 1929
 | title = Nobel Lecture: The Wave Nature of the Electron
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1929/broglie-lecture.pdf
 | publisher = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-08-30
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20081004022001/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1929/broglie-lecture.pdf
 | archivedate = 2008-10-04
 }}</ref> Ez azt jelenti, hogy bizonyos körülmények között az anyagi részecskék [[hullám]]ként is viselkedhetnek. Részecskeként van helye, pályája és sebessége,<ref>
{{cite book
 | last = Falkenburg | first = B.
 | year = 2007
 | title = Particle Metaphysics: A Critical Account of Subatomic Reality
 | url = https://books.google.com/?id=EbOz5I9RNrYC&pg=PA85
 | page = 85
 | publisher = [[Springer Science+Business Media|Springer]]
 | isbn = 3-540-33731-8
}}</ref> a hullámtermészet pedig akkor figyelhető meg, ha például réseken bocsátják át, és interferenciajelenség lép fel. 1927-ben George Paget Thomson elvégezte a kísérletet: résen át anyagi részecskenyalábot vezetett, a rés túloldalára pedig ernyőt helyezett. Az ernyőn kialakuló interferenciakép megmutatta, hogy a hullámtermészet valóban fellép bizonyos fizikai folyamatokban. Clinton Davisson és Lester Germer amerikai fizikusok nikkelkristályt használtak hasonló [[Davisson–Germer-kísérlet|kísérletükben]].<ref>{{cite web
 | last = Davisson
 | first = C.
 | year = 1937
 | title = Nobel Lecture: The Discovery of Electron Waves
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1937/davisson-lecture.pdf
 | publisher = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-08-30
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20080709090839/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1937/davisson-lecture.pdf
 | archivedate = 2008-07-09
 }}</ref>

Az anyag kettős természetére utaló kísérletek arra ösztönözték [[Erwin Schrödinger]]t, hogy a mag vonzása alatt álló elektron mozgását is [[hullámegyenlet]]tel írja le. Az 1926-ban közzétett [[Schrödinger-egyenlet]]tel azt is le tudta írni, hogyan haladnak az elektronhullámok.<ref>
{{cite journal
 | last = Schrödinger | first = E.
 | year = 1926
 | title = Quantisierung als Eigenwertproblem
 | journal = [[Annalen der Physik]]
 | volume = 385 | issue = 13 | pages = 437–490
 | bibcode = 1926AnP...385..437S
 | doi = 10.1002/andp.19263851302
|language=de}}</ref> Ahelyett, hogy az elektron pillanatnyi helyét, illetve klasszikus értelemben vett pályáját számította volna ki, azt határozta meg hogy a mag körül az elektron előfordulásának milyen a valószínűségi [[sűrűségfüggvény]]e. Ez a megközelítés vezetett a [[kvantummechanika]] újrafogalmazásához. A Schrödinger-egyenletből származtatott hidrogénatom-energiaspektrum jó egyezést mutatott Bohr 1913-as eredményeivel.<ref>
{{cite book
 | last = Rigden | first = J.S.
 | year = 2003
 | title = Hydrogen
 | url = https://books.google.com/?id=FhFxn_lUvz0C&pg=PT66
 | publisher = [[Harvard University Press]]
 | pages = 59–86
 | isbn = 0-674-01252-6
}}</ref> Mivel ez a megközelítés lehetővé tette az elektronok egymás közötti kölcsönhatásainak, illetve az elektronok spinjéből származó hatásoknak a figyelembe vételét, a hidrogénnél magasabb rendszámú atomokban is meg lehetett határozni az elektronok konfigurációját.<ref>
{{cite book
 | last = Reed | first = B.C.
 | year = 2007
 | title = Quantum Mechanics
 | url = https://books.google.com/?id=4sluccbpwjsC&pg=PA275
 | pages = 275–350
 | publisher = [[Jones & Bartlett Learning|Jones & Bartlett Publishers]]
 | isbn = 0-7637-4451-4
}}</ref>

1928-ban Wolfgang Pauli munkájára alapozva [[Paul Dirac]] egy új egyenlettel állt elő, ami az elektron egy modelljét írja le. A [[Dirac-egyenlet]] összhangban áll a relativitáselmélettel, ugyanis a [[Hamilton-operátor|Hamilton-formalizmust]] relativisztikus és szimmetriameggondolásokkal egészíti ki.<ref>
{{cite journal
 | last = Dirac | first = P.A.M.
 | year = 1928
 | title = The Quantum Theory of the Electron
 | journal = [[Proceedings of the Royal Society#Proceedings of the Royal Society A|Proceedings of the Royal Society A]]
 | volume = 117 | issue = 778 | pages = 610–624
 | doi = 10.1098/rspa.1928.0023
|bibcode = 1928RSPSA.117..610D }}</ref> A relativisztikus elmélet problémáját az jelentette, hogy nem volt alsó korlát az energiára, ezért némiképp a Pauli-elvre alapozva Dirac a vákuumot úgy modellezte, mint amiben negatív energiájú részecskék végtelen sokasága tölti fel a mínusz végtelentől az alapállapoti energiáig tartó energiatartományt. Ezt az elméleti koncepciót nevezik [[Dirac-tenger]]nek. Ez elvezette őt az elektron antirészecskéjéhez, a pozitronhoz.<ref>{{cite web
 | last = Dirac
 | first = P.A.M.
 | year = 1933
 | title = Nobel Lecture: Theory of Electrons and Positrons
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1933/dirac-lecture.pdf
 | publisher = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-11-01
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20080723220816/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1933/dirac-lecture.pdf
 | archivedate = 2008-07-23
 }}</ref> A részecskét 1932-ben [[Carl Anderson]] fedezte fel, aki azt javasolta, hogy az elektront negatronnak nevezzék, és legyen az elektron a pozitron és a negatron közös neve, azonban ez a terminológia nem terjedt el.

1947-ben Willis Lamb hallgatójával, [[Robert Retherford]]dal közösen úgy találta, hogy a hidrogénatom bizonyos, elvben azonos energiájú állapotai egymáshoz képest energiában kissé eltolódnak, azaz a degenerált energiaszint felhasad. Ezt nevezik a [[Lamb-eltolódás]]nak.<ref>{{Cite web|url=http://www.vilaglex.hu/Lexikon/Html/LambElto_.htm|title=Lamb-eltolódás|accessdate=2017-06-22|work=www.vilaglex.hu|archiveurl=https://web.archive.org/web/20171001121859/http://www.vilaglex.hu/Lexikon/Html/LambElto_.htm|archivedate=2017-10-01}}</ref> Ugyanekkor [[Polykarp Kusch]] és [[Henry M. Foley]] felfedezték, hogy az elektron [[mágneses momentum]]a valamivel nagyobb, mint ami Dirac-egyenletből következne. Ezt a különbséget az elektron anomáliás mágneses dipólmomentumának nevezték, melyet a többek között [[Tomonaga Sinicsiró]], [[Julian Schwinger]] és [[Richard Feynman]] által az 1940-es évek végén kifejlesztett kvantum-elektrodinamika magyarázza meg.<ref>{{cite web
 | title = The Nobel Prize in Physics 1965
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1965/
 | publisher = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-11-04
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20081024052537/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1965/
 | archivedate = 2008-10-24
 }}</ref>

===Részecskegyorsítók===
A részecskegyorsítók fejlődésével és az egyre nagyobb energiák elérésével a fizikusok egyre mélyebben tudták elemezni az elemi részecskék tulajdonságait.<ref>{{cite journal
 | last = Panofsky
 | first = W.K.H.
 | year = 1997
 | title = The Evolution of Particle Accelerators & Colliders
 | url = http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/27/1/27-1-panofsky.pdf
 | journal = [[Beam Line]]
 | volume = 27
 | issue = 1
 | pages = 36–44
 | publisher = [[Stanford University]]
 | accessdate = 2008-09-15
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20160603171047/http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/27/1/27-1-panofsky.pdf
 | archivedate = 2016-06-03
 }}</ref> Az elektronokat először 1942-ben tudta felgyorsítani [[Donald Kerst]] [[mágneses indukció]]val. [[Betatron]]jával 2,3&nbsp;MeV-ot ért el; a későbbi betatronok 300&nbsp;MeV-ig gyorsították az elektronokat. 1947-ben felfedezték a [[szinkrotronsugárzás]]t a [[General Electric]] 70&nbsp;MeV-os [[szinkrotron]]jában. A sugárzást a körpályára állított elektronok gyorsulása okozta: az egyenletes körmozgás során az elektronra [[centripetális gyorsulás]] hat, és a gyorsuló, töltött részecskék [[fékezési sugárzás]]t bocsátanak ki.<ref>
{{cite journal
 | last = Elder | first = F.R.
 | year = 1947
 | title = Radiation from Electrons in a Synchrotron
 | journal = [[Physical Review]]
 | volume = 71 | issue = 11 | pages = 829–830
 | doi = 10.1103/PhysRev.71.829.5
|bibcode = 1947PhRv...71..829E |display-authors=etal}}</ref>

Az első részecskeütköztető az [[ADONE]] volt, ami 1968-ban kezdte meg működését 1,5&nbsp;GeV energiájú nyalábokkal.<ref>
{{cite book
 | last = Hoddeson | first = L.
 | year = 1997
 | title = The Rise of the Standard Model: Particle Physics in the 1960s and 1970s
 | url = https://books.google.com/?id=klLUs2XUmOkC&pg=PA25
 | pages = 25–26
 | publisher = [[Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-57816-7
|display-authors=etal}}</ref> Elektronokat és pozitronokat ütköztetett, amivel megkétszerezte az ütközés energiáját az álló célhoz képest.<ref>
{{cite journal
 | last = Bernardini | first = C.
 | year = 2004
 | title = AdA: The First Electron–Positron Collider
 | journal = [[Physics in Perspective]]
 | volume = 6 | issue = 2 | pages = 156–183
 | bibcode = 2004PhP.....6..156B
 | doi = 10.1007/s00016-003-0202-y
}}</ref> A [[CERN]] ütköztetője, a Large Electron–Positron Collider (LEP) 1989-től 2000-ig működött, 209 GeV ütközési energiát ért el, és fontos méréseket végzett a részecskefizika standard modellje számára, például 2012-ben itt fedezték fel az évtizedekkel korábban elméletileg megjósolt [[Higgs-bozon]]t is.<ref>{{cite web
 | year = 2008
 | title = Testing the Standard Model: The LEP experiments
 | url = http://public.web.cern.ch/PUBLIC/en/Research/LEPExp-en.html
 | publisher = [[CERN]]
 | accessdate = 2008-09-15
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20130213071348/http://public.web.cern.ch/public/en/research/LEPExp-en.html
 | archivedate = 2013-02-13
 }}</ref><ref>{{cite journal
 | year = 2000
 | title = LEP reaps a final harvest
 | url = http://cerncourier.com/cws/article/cern/28335
 | journal = [[CERN Courier]]
 | volume = 40
 | issue = 10
 | accessdate = 2016-03-06
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20101121031107/http://cerncourier.com/cws/article/cern/28335
 | archivedate = 2010-11-21
 }}</ref>
===Egyes elektronok befogása===
A 2010-es évekre már megjelentek olyan eszközök, melyek egyedi elektronok viselkedésén alapulnak. Ilyenek például a 2012-ben bemutatott L=20&nbsp;nm, W=20&nbsp;nm csatornaméretű [[CMOS]] tranzisztorok −269&nbsp;°C (4&nbsp;K) és −258&nbsp;°C (15&nbsp;K) között.<ref>{{Cite journal|year=2012|title=Few electron limit of n-type metal oxide semiconductor single electron transistors|journal=[[Nanotechnology]]|volume=23|issue=21|pages=215204|doi=10.1088/0957-4484/23/21/215204|pmid=22552118|last1=Prati|first1=E.|last2=De Michielis|first2=M.|last3=Belli|first3=M.|last4=Cocco|first4=S.|last5=Fanciulli|first5=M.|last6=Kotekar-Patil|first6=D.|last7=Ruoff|first7=M.|last8=Kern|first8=D. P.|last9=Wharam|first9=D. A.|last10=Verduijn|first10=J.|last11=Tettamanzi|first11=G. C.|last12=Rogge|first12=S.|last13=Roche|first13=B.|last14=Wacquez|first14=R.|last15=Jehl|first15=X.|last16=Vinet|first16=M.|last17=Sanquer|first17=M.|pmc=|arxiv=1203.4811|bibcode=2012Nanot..23u5204P}}</ref> Az elektron úgy halad egy félvezető kristályban, hogy eközben a többi elektronnal és a ráccsal kis mértékben reagál, effektív tömege pedig eltérhet az elektron nyugalmi tömegétől. Az ilyen rácselektronok szilárdtestekben való viselkedésével a félvezetők fizikája és a [[szilárdtestfizika]] foglalkozik.

==Tulajdonságai==
===Osztályozása===
[[Fájl:Standard Model of Elementary Particles.svg|right|thumb|300px|alt=Egy négyszer négyes táblázat, minden mezőjében egy részecske jelével.|Az elemi részecskék standard modellje. Az elektron (jele e) bal oldalon látható]]
A részecskefizika [[standard modell]]je szerint az elektron a [[lepton]]ok részecskecsaládjába tartozik. Az elektromosan töltött leptonok között az elektron a legkönnyebb. A standard modellben az első generációs elemi részecskék közé sorolják.<ref>
{{cite journal
 | last = Frampton | first = P.H.
 | year = 2000
 | title = Quarks and Leptons Beyond the Third Generation
 | journal = [[Physics Reports]]
 | volume = 330 | pages = 263–348
 | doi = 10.1016/S0370-1573(99)00095-2
|arxiv = hep-ph/9903387 |bibcode = 2000PhR...330..263F
 | last2 = Hung
 | first2 = P.Q.
 | last3 = Sher
 | first3 = Marc
 | issue = 5–6}}</ref> A második és a harmadik generációhoz sorolt leptonokkal azonos a töltése és a spinje, és azonos kölcsönhatásokban is vesz részt, azonban a [[müon]]hoz és a [[Tau-lepton|tauhoz]] képest az elektron jóval kisebb tömegű. A leptonok abban különböznek a kvarkoktól, hogy nem vesznek részt az erős kölcsönhatásban. A leptonok mind [[fermion]]ok, melyet félegész spinjük is mutat. Az elektron spinje 1/2 vagy –1/2 lehet.<ref name="raith">
{{cite book
 | last = Raith | first = W.
 | last2 = Mulvey | first2 = T.
 | year = 2001
 | title = Constituents of Matter: Atoms, Molecules, Nuclei and Particles
 | pages = 777–781
 | publisher = [[CRC Press]]
 | isbn = 0-8493-1202-7
}}</ref>

===Alapvető tulajdonságai===
Egy elektron [[invariáns tömeg]]e megközelítőleg 9,109×10<sup>−31</sup> kilogramm, vagy 5,489×10<sup>−4</sup> [[atomi tömegegység]].<ref name="CODATA"/> Einstein tömeg-energia megfeleltetésével ez 0,511&nbsp;MeV nyugalmi energiának felel meg. A [[proton]] és az elektron tömegének aránya körülbelül 1836.<ref name=nist_codata_mu>{{cite web
 | title = CODATA value: proton-electron mass ratio
 | url = http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme
 | work = 2006 CODATA recommended values
 | publisher = [[National Institute of Standards and Technology]]
 | accessdate = 2009-07-18
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20091213181004/http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme
 | archivedate = 2009-12-13
 }}</ref><ref>
{{cite book
 | last = Zombeck | first = M.V.
 | year = 2007
 | title = Handbook of Space Astronomy and Astrophysics
 | url = https://books.google.com/?id=tp_G85jm6IAC&pg=PA14
 | edition = 3rd | page = 14
 | publisher = [[Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-78242-2
}}</ref> A csillagászati mérések azt mutatják, hogy a proton/elektron tömegarány változatlan legalább az Univerzum életének legalább a fele óta, ahogy a [[standard modell]] állítja.<ref>{{cite journal|last=Murphy|first=M.T.|year=2008|title=Strong Limit on a Variable Proton-to-Electron Mass Ratio from Molecules in the Distant Universe|journal=[[Science]]|volume=320|issue=5883|pages=1611–1613|doi=10.1126/science.1156352|url=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/320/5883/1611|pmid=18566280|bibcode=2008Sci...320.1611M|arxiv=0806.3081|display-authors=etal|accessdate=2016-03-07|archiveurl=https://web.archive.org/web/20080801071214/http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/320/5883/1611|archivedate=2008-08-01}}</ref>

Az elektron töltése −1,602×10<sup>−19</sup> [[Coulomb]].<ref name="CODATA">The original source for CODATA is {{cite journal
 | last = Mohr | first = P.J.
 | last2 = Taylor | first2 = B.N.
 | last3 = Newell | first3 = D.B.
 | year = 2006
 | title = CODATA recommended values of the fundamental physical constants
 | journal = [[Reviews of Modern Physics]]
 | volume = 80 | pages = 633–730
 | doi = 10.1103/RevModPhys.80.633 | bibcode=2008RvMP...80..633M
 | issue = 2
|arxiv = 0801.0028 }}
:Individual physical constants from the CODATA are available at: {{cite web
 | url = http://physics.nist.gov/cuu/
 | title = The NIST Reference on Constants, Units and Uncertainty
 | publisher = [[National Institute of Standards and Technology]]
 | accessdate = 2009-01-15
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20131014073417/http://physics.nist.gov/cuu
 | archivedate = 2013-10-14
 }}</ref> Ezt elemi töltésegységnek nevezik, és a [[Szubatomi részecske|szubatomi részecskék]] töltésének mérésére használják. Relatív pontossága 2,2×10<sup>−8</sup>.<ref name="CODATA"/> Kísérleti pontossággal az elektron töltése ugyanakkora, mint a protoné, de ellenkező előjelű.<ref>
{{cite journal
 | last = Zorn | first = J.C.
 | last2 = Chamberlain | first2 = G.E.
 | last3 = Hughes | first3 = V.W.
 | year = 1963
 | title = Experimental Limits for the Electron-Proton Charge Difference and for the Charge of the Neutron
 | journal = [[Physical Review]]
 | volume = 129 | issue = 6 | pages = 2566–2576
 | doi = 10.1103/PhysRev.129.2566
|bibcode = 1963PhRv..129.2566Z }}</ref> Az elemi töltést gyakran ''e''-vel jelölik, így az elektron jele e<sup>−</sup>, ahol a mínusz jel a negatív töltésre utal. Hasonlóan, a pozitron jele e<sup>+</sup>, mivel minden tulajdonságban egyezik az elektronnal, kivéve ellentétes töltését.<ref name="raith"/><ref name="CODATA"/>

Az elektron belső impulzusmomentuma avagy [[spin]]je 1/2.<ref name="CODATA"/> Erre gyakran úgy utalnak röviden, hogy az elektron félegész spinű részecske.<ref name="raith"/> Az ilyen részecskék spinjének magnitúdója <math>\frac{\sqrt 3}{2}</math>ħ. Ez azt jelenti, hogy a spin vetülete (és így a kvantummechanikai értelemben vett mérési értéke) bármely tengely irányában ±ħ/2. Emellett az elektronnak spintengely irányú mágneses momentuma is van,<ref name="CODATA"/> ami megközelítőleg 1 Bohr-magneton.<ref name=Hanneke/> A Bohr-magneton:
:<math>\textstyle\mu_{\mathrm{B}}=\frac{e\hbar}{2m_{\mathrm{e}}}.</math> Ennek mértéke 9.27400915(23)×10<sup>−24</sup> Joule / Tesla.<ref name="CODATA"/> A spin momentum szerinti iránya definiálja a helicitást.<ref name="anastopoulos">
{{cite book
 | last = Anastopoulos | first = C.
 | year = 2008
 | title = Particle Or Wave: The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics
 | url = https://books.google.com/?id=rDEvQZhpltEC&pg=PA261
 | publisher = [[Princeton University Press]]
 | pages = 261–262
 | isbn = 0-691-13512-6
}}</ref>

Az elektronnak nincs ismert belső szerkezete,<ref name="prl50">
{{cite journal
 | last = Eichten | first = E.J.
 | last2 = Peskin | first2 = M.E.
 | last3 = Peskin | first3 = M.
 | year = 1983
 | title = New Tests for Quark and Lepton Substructure
 | journal = [[Physical Review Letters]]
 | volume = 50 | pages = 811–814 | issue = 11
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.50.811 | bibcode=1983PhRvL..50..811E
}}</ref><ref>
{{cite journal
 | last = Gabrielse | first = G.
 | year = 2006
 | title = New Determination of the Fine Structure Constant from the Electron ''g'' Value and QED
 | journal = [[Physical Review Letters]]
 | volume = 97 | pages = 030802(1–4)
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.97.030802
| bibcode=2006PhRvL..97c0802G
 | issue = 3
|display-authors=etal}}</ref> a modellek kiterjedés nélküli tömegpontnak és ponttöltésnek tekintik.<ref name="curtis74">
{{cite book
 | last = Curtis | first = L.J.
 | year = 2003
 | title = Atomic Structure and Lifetimes: A Conceptual Approach
 | url = https://books.google.com/?id=KmwCsuvxClAC&pg=PA74
 | page = 74
 | publisher = [[Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-53635-9
}}</ref> A klasszikus fizikában egy test perdülete és mágneses momentuma fizikai kiterjedésétől függ. Így a pontszerű elektronmodell ellentmond a Penning-csapdákkal tett megfigyeléseknek, amik véges, de nem nulla sugárra utalnak. Ennek egy lehetséges magyarázatát rendszerint a [[Foldy–Wouthuysen-transzformáció]] figyelembe vételével adják meg.

Az elektron sugara egy megoldatlan kérdés a modern részecskefizikában. A véges nem nulla sugár nem fér össze a relativitáselmélettel. Másrészt a pontszerű elektron súlyos matematikai problémákat okoz, mivel így az elektron sajátenergiája végtelennek adódik.<ref>[[Eduard Shpolsky]], Atomic physics (Atomnaia fizika),second edition, 1951</ref> Mindezeket részletesen elemezte Dmitrij Ivanyenko és Arszenyij Szokolov.

A Penning-csapdába befogott elektron mérésével a részecske sugarára 10<sup>−22</sup> méter adódik.<ref>
{{cite journal
 | last = Dehmelt | first = H.
 | year = 1988
 | title = A Single Atomic Particle Forever Floating at Rest in Free Space: New Value for Electron Radius
 | journal = [[Physica Scripta]]
 | volume = T22 | pages = 102–10
 | doi = 10.1088/0031-8949/1988/T22/016
|bibcode = 1988PhST...22..102D }}</ref> Létezik egy klasszikus fizikai konstans, ami az elektronsugár néven ismert, ami 2,8179×10<sup>−15</sup>&nbsp;m, így nagyobb, mint a protoné. Ez az elnevezés a kvantumfizikai hatásokat figyelmen kívül hagyó számításokból ered. Valójában ennek nem sok köze van az elektron valódi szerkezetéhez.<ref>
{{cite book
 | last = Meschede | first = D.
 | year = 2004
 | title = Optics, light and lasers: The Practical Approach to Modern Aspects of Photonics and Laser Physics
 | url = https://books.google.com/?id=PLISLfBLcmgC&pg=PA168
 | publisher = [[Wiley-VCH]]
 | page = 168
 | isbn = 3-527-40364-7
}}</ref>

Vannak elemi részecskék, amik spontán könnyebb részecskékre bomlanak. Erre egy példa a müon, ami elektronra, neutrinóra és antineutrinóra bomlik 2,2×10<sup>−6</sup> várható élettartammal. Az elektron stabilitását elméleti indokok magyarázzák: mivel a legkönnyebb részecske, aminek tömege van, ezért bomlása sértené az anyagmegmaradás elvét. Az elektron élettartama legalább 6,6×10<sup>28</sup> év, 90%-os konfidenciával.<ref>
{{cite journal
 | last = Steinberg | first = R.I.
 | year = 1999
 | title = Experimental test of charge conservation and the stability of the electron
 | journal = [[Physical Review D]]
 | volume = 61 | issue = 2 | pages = 2582–2586
 | doi = 10.1103/PhysRevD.12.2582
|bibcode = 1975PhRvD..12.2582S |display-authors=etal}}</ref><ref name=bx2015>{{cite journal
 | author = Agostini M. et al. ([[Borexino]] Coll.)
 | year = 2015
 | title = Test of Electric Charge Conservation with Borexino
 | url = http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.115.231802
 | journal = [[Physical Review Letters]]
 | volume = 115 | issue = 23 | pages = 231802
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.115.231802
 | bibcode = 
 | arxiv = 1509.01223
}}</ref><ref>{{cite journal
 |author          = J. Beringer (Particle Data Group)
 |year            = 2012
 |title           = Review of Particle Physics: [electron properties]
 |journal         = [[Physical Review D]]
 |volume          = 86
 |issue           = 1
 |pages           = 010001
 |doi             = 10.1103/PhysRevD.86.010001
 |bibcode         = 2012PhRvD..86a0001B
 |url             = http://pdg.lbl.gov/2012/listings/rpp2012-list-electron.pdf
 |display-authors = etal
 |accessdate      = 2016-03-09
 |archiveurl      = https://web.archive.org/web/20160303210020/http://pdg.lbl.gov/2012/listings/rpp2012-list-electron.pdf
 |archivedate     = 2016-03-03
}}</ref><ref>
{{cite journal
 | last = Back | first = H. O.
 | year = 2002
 | title = Search for electron decay mode e → γ + ν with prototype of Borexino detector
 | journal = [[Physics Letters B]]
 | volume = 525 | pages = 29–40
 | doi = 10.1016/S0370-2693(01)01440-X
|bibcode = 2002PhLB..525...29B |display-authors=etal}}</ref>

===Kvantummechanikai tulajdonságai===

[[Fájl:Asymmetricwave2.png|right|thumb|alt=Térbeli grafikon vetületeivel. Az egyik tengely mentén két hegy, a másik mentén két völgy látható, és ezek szimmetrikusak.|Példa antiszimmetrikus hullámfüggvényre. Ha a két részecske helyet cserél, akkor a hullámfüggvény előjelet vált]]
Ahogy minden részecskének, úgy az elektronnak is van hullámtermészete, és megnyilvánulhat hullámként. Ez a hullám-részecske kettősség, és a kétnyílásos kísérlettel mutatható meg. Hullámtermészete miatt az elektron egyszerre mindkét nyíláson áthaladhat, és interferálhat önmagával.

A [[kvantummechanika]] a részecskék hullámtermészetét [[komplex értékű függvény|komplex értékű függvénnyel]] írja le. Ez a [[hullámfüggvény]], amit görög betűvel, ψ-vel jelölnek. Ha ennek abszolútértékét négyzetre emelik, akkor megkapjuk annak a valószínűségét, hogy a részecske mely hely közelében milyen valószínűséggel figyelhető meg. Ez a [[valószínűségi sűrűség]].<ref name="munowitz">{{cite book
 | last = Munowitz | first = M.
 | year = 2005
 | title = Knowing, The Nature of Physical Law
 | url = https://books.google.com/?id=IjVtDc85CYwC&pg=PA162
 | publisher = [[Oxford University Press]]
 | isbn = 0-19-516737-6
}}</cite></ref>

Az egyes elektronok nem különböztethetők meg egymástól belső fizikai tulajdonságaik alapján. Ez azt jelenti, hogy egy egymással kölcsönható elektronpár két tagja kicserélhető anélkül, hogy észrevehető, mérhető változás történne. A fermionok, köztük az elektronok hullámfüggvénye [[antiszimmetria|antiszimmetrikus]], ami azt jelenti, hogy a két elektron felcserélésével a függvény előjelet vált. Azaz {{nowrap|''ψ''(''r''<sub>1</sub>, ''r''<sub>2</sub>) {{=}} −''ψ''(''r''<sub>2</sub>, ''r''<sub>1</sub>)}}, ahol az ''r''<sub>1</sub> és az ''r''<sub>2</sub> változók az elektronokat jelölik. Mivel ezzel nem változott az abszolútérték, ezért a valószínűségek változatlanok maradtak. A bozonok hullámfüggvénye ezzel szemben [[szimmetria|szimmetrikus]].<ref name="munowitz"/>

Antiszimmetrikus esetben a hullámegyenletek megoldása nulla valószínűséget ad arra, hogy a két részecske egyszerre ugyanazt a helyet vagy állapotot foglalja el. Ennek a következménye a [[Pauli-elv|Pauli-féle kizárási elv]]. Ez magyarázza az elektronok viselkedését, például hogy miért kerülnek páronként külön pályára, vagy hogy miért alakulnak ki elektronpárok.<ref name="munowitz"/>

===Virtuális részecskék===
[[Fájl:Virtual pairs near electron.png|right|thumb|alt=A a bal alsó sarokban egy mínusz jeles gömb szimbolizálja az elektront, a plusz és a mínusz jeles gömbpárok a virtuális részecskéket |Sematikus kép a virtuális elektron–pozitron párokról, amelyek véletlenszerűen jelennek meg egy elektron közelében (lásd a bal alsó sarokban)]]
Egyszerűsített kép szerint a [[foton|fotonok]] életük egy szakaszát elektron-pozitron párként töltik, amelyek hamarosan megsemmisülnek, és energiájuk fotonná alakul.<ref>
{{cite web
 | last = Kane | first = G.
 | date = October 9, 2006
 | url = http://www.sciam.com/article.cfm?id=are-virtual-particles-rea&topicID=13
 | title = Are virtual particles really constantly popping in and out of existence? Or are they merely a mathematical bookkeeping device for quantum mechanics?
 | publisher = [[Scientific American]]
 | accessdate = 2008-09-19
}}</ref> A párok létrejöttéhez szükséges energia és a pár élettartama az alábbi [[határozatlansági reláció]]ban áll egymással: ''ΔE · Δt ≥ ħ''. Az összefüggés értelmében a [[párkeltés]]hez szükséges ''ΔE'' energiát a kicsi ''Δt'' idő erejéig a vákuumtól is kölcsönözheti a keltett pár, így létrejöttük bizonyos valószínűséggel az aktiválási energiát el nem érő esetben is lehetséges. Mivel ħ ≈ 6,6×10<sup>−16</sup>&nbsp;eV·s, ezért az elektron esetén többnyire 1,3×10<sup>−21</sup>&nbsp;s élettartam a jellemző.<ref name="taylor">
{{cite book
 | last = Taylor | first = J.
 | year = 1989
 | chapter = Gauge Theories in Particle Physics
 | url = https://books.google.com/?id=akb2FpZSGnMC&pg=PA464
 | editor = Davies, Paul
 | title = The New Physics
 | page = 464
 | publisher = [[Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-43831-4
}}</ref>

Ha egy virtuális elektron-pozitron pár egy elektron erőteréhez közel jön létre, a pár ellentétes töltésű tagjaira őket elválasztó erők hatnak: a pozitron vonzódik a külső elektronhoz, a keltett elektront pedig taszítja. Ezt a jelenséget nevezik [[vákuumpolarizáció]]nak amelynek értelmében a vákuum a anyagokhoz hasonlóan dielektrikus közegként viselkedik, és egy [[dielektrikus permittivititás|dielektrikus permittivitással]] jellemezhető. A vákuumpolarizációt kialakító virtuális részecskék árnyékoló hatása miatt egy elektron töltése a mérések során kisebbnek bizonyul, mint amekkora enélkül lenne.<ref name="genz">
{{cite book
 | last = Genz | first = H.
 | year = 2001
 | title = Nothingness: The Science of Empty Space
 | url = https://archive.org/details/nothingnessscien0000henn | pages = [https://archive.org/details/nothingnessscien0000henn/page/241 241]–243, 245–247
 | publisher = [[Da Capo Press]]
 | isbn = 0-7382-0610-5
}}</ref><ref>{{cite news
 | last = Gribbin
 | first = J.
 | date = January 25, 1997
 | title = More to electrons than meets the eye
 | work = [[New Scientist]]
 | url = http://www.newscientist.com/article/mg15320662.300-science--more-to-electrons-than-meets-the-eye.html
 | accessdate = 2008-09-17
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20110623141539/http://www.newscientist.com/article/mg15320662.300-science--more-to-electrons-than-meets-the-eye.html
 | archivedate = 2011-06-23
 }}</ref> Ezt az elgondolást 1997-ben a japán [[TRISTAN részecskegyorsító]]val végzett kísérletek kísérletileg megerősítették.<ref>
{{cite journal
 | last = Levine | first = I.
 | year = 1997
 | title = Measurement of the Electromagnetic Coupling at Large Momentum Transfer
 | journal = [[Physical Review Letters]]
 | volume = 78 | pages = 424–427
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.78.424
| bibcode=1997PhRvL..78..424L
 | issue = 3
|display-authors=etal}}</ref> A virtuális részecskék hasonlóan árnyékolják az elektron tömegét is.<ref>{{cite conference|last=Murayama|first=H.|date=2006-03-10|title=Supersymmetry Breaking Made Easy, Viable and Generic|work=Proceedings of the XLIInd Rencontres de Moriond on Electroweak Interactions and Unified Theories|location=La Thuile, Italy|arxiv=0709.3041}}</ref>

A virtuális részecskékkel történő kölcsönhatás magyarázza a belső mágneses momentum 0,1%-os eltérését a [[Bohr-magneton]]tól. Ez az [[anomáliás mágneses momentum]].<ref name=Hanneke>
{{cite journal
 | last = Odom | first = B.
 | year = 2006
 | title = New Measurement of the Electron Magnetic Moment Using a One-Electron Quantum Cyclotron
 | journal = [[Physical Review Letters]]
 | volume = 97 | pages = 030801
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.97.030801
| pmid=16907490
| bibcode=2006PhRvL..97c0801O
 | issue=3
|display-authors=etal}}</ref><ref>
{{cite journal
 | last = Schwinger | first = J.
 | year = 1948
 | title = On Quantum-Electrodynamics and the Magnetic Moment of the Electron
 | journal = [[Physical Review]]
 | volume = 73 | issue = 4 | pages = 416–417
 | doi = 10.1103/PhysRev.73.416
|bibcode = 1948PhRv...73..416S }}</ref> A [[kvantum-elektrodinamika]] egyik legfontosabb eredménye, hogy a megjósolt eltérést mérési eredményekkel is igazolni lehetett.<ref>
{{cite book
 | last = Huang | first = K.
 | year = 2007
 | title = Fundamental Forces of Nature: The Story of Gauge Fields
 | url = https://books.google.com/?id=q-CIFHpHxfEC&pg=PA123
 | pages = 123–125
 | publisher = [[World Scientific]]
 | isbn = 981-270-645-3
}}</ref>

A virtuális részecskék segítenek megmagyarázni a pontszerű elektron „belső [[Perdület|perdületét”]] (azaz az elektron [[spin]]jét) és [[mágneses momentum]]át jellemző jelenségeket. A virtuális fotonok alapján magyarázható az elektron „remegő” mozgása (azaz a zitterbewegung),<ref>
{{cite journal
 | last = Foldy | first = L.L.
 | last2 = Wouthuysen | first2 = S.
 | year = 1950
 | title = On the Dirac Theory of Spin 1/2 Particles and Its Non-Relativistic Limit
 | journal = [[Physical Review]]
 | volume = 78 | pages = 29–36
 | doi = 10.1103/PhysRev.78.29
|bibcode = 1950PhRv...78...29F }}</ref> amely miatt az elektron [[precesszió]]s körpályán mozog. Ez hozza létre a spint és a mágneses momentumot.<ref name="curtis74"/><ref>
{{cite journal
 | last = Sidharth | first = B.G.
 | year = 2008
 | title = Revisiting Zitterbewegung
 | journal = [[International Journal of Theoretical Physics]]
 | volume = 48 | issue = 2 | pages = 497–506
 | arxiv = 0806.0985
 | bibcode = 2009IJTP...48..497S
 | doi = 10.1007/s10773-008-9825-8
}}</ref> Az atomokban szintén a virtuális fotonok okozzák a színképvonalak [[Lamb-eltolódását]].<ref name="genz"/>

===Kölcsönhatások===
[[Fájl:Lorentz force.svg|right|thumb|alt=A töltött részecskék mozgása mágneses térben.|Egy ''q'' töltött részecske (bal oldalt) ''v'' sebességgel mozog a ''B'' mágneses mezőben, ami a néző felé irányul. Mivel az elektron töltése negatív, azért görbült pályán felfelé mozog]]
[[Fájl:Bremsstrahlung.svg|thumb|left|alt=A görbe mutatja az elektron mozgását, a piros pont az atommagot, és a hullámos vonal jelzi a kibocsátott fotont.|Az ''e'' elektron fékezési sugárzást ad le, mivel az atommag vonzása megváltoztatta a sebességét. Az ''E''<sub>2</sub>&nbsp;−&nbsp;''E''<sub>1</sub> energiaváltozás meghatározza a kibocsátott foton ''f'' energiáját]]

Az elektron negatív töltésű, ezért elektromos erőtere vonzza a pozitív töltésű részecskéket (például a protont), és taszítja a negatív töltésűeket. A kölcsönhatás nemrelativisztikus esetben a [[Coulomb-törvény]] határozza meg.<ref>
{{cite journal
 | last = Elliott | first = R.S.
 | year = 1978
 | title = The History of Electromagnetics as Hertz Would Have Known It
 | journal = [[IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques]]
 | volume = 36 | issue = 5 | pages = 806–823
 | bibcode = 1988ITMTT..36..806E
 | doi = 10.1109/22.3600
}}</ref> A mozgó elektron [[mágneses mező|mágneses erőteret]] indukál.<ref name="munowitz" /> Az [[Ampère-törvény]] azt jellemzi, hogy milyen erősségű mágneses mezőt kelt az elektronok kollektív mozgása. Mivel a mágneses mezővel mechanikai munkát lehet végezni, így az indukció jelensége alapján magyarázható például a villanymotor működése is. A kétköznapi léptékűnél gyorsabban mozgó töltött részecskék mágneses terét a [[Liénard–Wiechert-potenciál]]okkal szokták jellemezni, melyek relativisztikus mozgású, fénysebesség közeli részecskékre is jó közelítésű leírást adhatnak.

Ha egy elektron mágneses térben mozog, akkor [[Lorentz-erő]] hat rá, mely az elektron mozgási irányvektorának és a térerősségvektornak a vektori szorzatával adható meg. A gyakorlatban például egy tér nélkül egyenes pályán mozgó elektron, ha egyenletes mezőbe ér, körpályára áll, amelyhez a szükséges [[Centripetális gyorsulás|centripetális erőt]] a Lorentz-erő szolgáltatja. Az ilyen körpálya sugarát nevezik Larmor-sugárnak.<ref name="munowitz" /><ref>
{{cite journal
 | last = Mahadevan | first = R.
 | last2 = Narayan | first2 = R.
 | last3 = Yi | first3 = I.
 | year = 1996
 | title = Harmony in Electrons: Cyclotron and Synchrotron Emission by Thermal Electrons in a Magnetic Field
 | journal = [[The Astrophysical Journal]]
 | volume = 465 | pages = 327–337
 | arxiv = astro-ph/9601073
 | doi = 10.1086/177422 | bibcode=1996ApJ...465..327M
}}</ref> A gyorsuló mozgást végző elektron úgynevezett szinkrotronsugárzást kelt. A kisugárzott energiateljesítmény az elektront lassítja. Az [[Abraham–Lorentz–Dirac-erő]] az elektron saját terének visszahatása miatt az elektronra ható erő.<ref>
{{cite journal
 | last = Rohrlich | first = F.
 | year = 1999
 | title = The Self-Force and Radiation Reaction
 | journal = [[American Journal of Physics]]
 | volume = 68 | issue = 12 | pages = 1109–1112
 | doi = 10.1119/1.1286430
|bibcode = 2000AmJPh..68.1109R }}</ref>

A [[kvantum-elektrodinamika|kvantum-elektrodinamikában]] a részecskék között a fotonok közvetítik az elektromágneses kölcsönhatást. Egy állandó sebességű, egyenes vonalon mozgó elektron nem bocsátana ki vagy nyelne el fotont, amivel megsértené az energiamegmaradást és a lendületmegmaradást. A töltött részecskék közötti kölcsönhatáshoz figyelembe kell venni a virtuális fotonok szerepét: az feloldja az ellentmondást, hogy ezeket tekintik az elektromágneses kölcsönhatásban az energia- és a lendületátadás közvetítőnek. Például a töltött részecskék közötti Coulomb-erő is a virtuális fotonok közreműködésével lép fel.<ref>
{{cite book
 | last = Georgi | first = H.
 | year = 1989
 | chapter = Grand Unified Theories
 | editor = Davies, Paul
 | title = The New Physics
 | url = https://books.google.com/?id=akb2FpZSGnMC&pg=PA427
 | page = 427
 | publisher = [[Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-43831-4
}}</ref> Ennek értelmében az elektron például energiát adhat le, ha egy proton körüli elektromos téren szóródik. Az elektron gyorsulása [[fékezési sugárzás]]t eredményez.<ref>
{{cite journal
 | last = Blumenthal | first = G.J.
 | last2 = Gould | first2 = R.
 | year = 1970
 | title = Bremsstrahlung, Synchrotron Radiation, and Compton Scattering of High-Energy Electrons Traversing Dilute Gases
 | journal = [[Reviews of Modern Physics]]
 | volume = 42 | pages = 237–270
 | doi = 10.1103/RevModPhys.42.237
| bibcode=1970RvMP...42..237B
 | issue = 2
}}</ref>

Egy szabadon mozgó elektron és egy [[foton]] rugalmatlan ütközése a [[Compton-szórás]]. Ennek eredményeképpen megváltozik a részecskék lendülete és energiája, így a foton hullámhossza a [[Compton-eltolás]]sal módosul. Ennek nagysága legfeljebb ''h/m<sub>e</sub>c'', amit [[Compton-hullámhossz]]nak neveznek.<ref>{{cite web
 | author = Staff
 | year = 2008
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1927/
 | title = The Nobel Prize in Physics 1927
 | publisher = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-09-28
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20081024124054/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1927/
 | archivedate = 2008-10-24
 }}</ref> Ez elektronra például 2,43×10<sup>−12</sup>&nbsp;m. Hosszúhullámú részecskék szóródása esetén, mint például a látható fény (0,4–0,7&nbsp;μm) ez az eltolódás elhanyagolható. Ez utóbbi kölcsönhatást nevezik [[Thomson-szórás]]nak.<ref name="Chen1998">{{cite journal|last=Chen|first=S.-Y.|year=1998|title=Experimental observation of relativistic nonlinear Thomson scattering|journal=[[Nature]]|volume=396|issue=6712|pages=653–655|doi=10.1038/25303|last2=Maksimchuk|first2=A.|last3=Umstadter|first3=D.|arxiv=physics/9810036|bibcode=1998Natur.396..653C}}</ref>

Két töltött részecske közötti elektromágneses kölcsönhatás erősségét a [[finomszerkezeti állandó]] adja meg. Ezt a mértékegység nélküli mennyiséget két energia hányadosa adja meg: a Compton-hullámhossznyi távolságban elhelyezett töltéseken mérhető elektrosztatikus energiájának, illetve a töltött részecske nyugalmi energiájának hányadosa. Mennyisége α ≈ 7,297353×10<sup>−3</sup>, ami megközelítőleg <math>\frac{1}{137}</math>.<ref name="CODATA" />

Ha elektron és pozitron találkozik, akkor szétsugárzódnak (annihilálódnak) két vagy több foton (gamma-részecske) formájában. Ha lendületük elhanyagolható, akkor a szétsugárzódás előtt [[pozitróniumatom]] alakulhat ki. Az annihiláció során kisugárzott energia 1,022 MeV.<ref>
{{cite journal
 | last = Beringer | first = R.
 | last2 = Montgomery | first2 = C.G.
 | year = 1942
 | title = The Angular Distribution of Positron Annihilation Radiation
 | journal = [[Physical Review]]
 | volume = 61 | issue = 5–6 | pages = 222–224
 | doi = 10.1103/PhysRev.61.222
|bibcode = 1942PhRv...61..222B }}</ref><ref>
{{cite book
 | last = Buffa | first = A.
 | year = 2000
 | title = College Physics
 | url = https://archive.org/details/collegephysicsvo00jerr | edition = 4th | page = [https://archive.org/details/collegephysicsvo00jerr/page/888 888]
 | publisher = [[Prentice Hall]]
 | isbn = 0-13-082444-5
}}</ref> Másrészt, a nagy energiájú fotonok töltött részecskék közelében elektron-pozitron párrá alakulhatnak, amely jelenséget párkeltésnek neveznek.<ref>
{{cite journal
 | last = Eichler | first = J.
 | year = 2005
 | title = Electron–positron pair production in relativistic ion–atom collisions
 | journal = [[Physics Letters A]]
 | volume = 347 | issue = 1–3 | pages = 67–72
 | doi = 10.1016/j.physleta.2005.06.105
|bibcode = 2005PhLA..347...67E }}</ref><ref>
{{cite journal
 | last = Hubbell | first = J.H.
 | year = 2006
 | title = Electron positron pair production by photons: A historical overview
 | journal = [[Radiation Physics and Chemistry]]
 | volume = 75 | issue = 6 | pages = 614–623
 | bibcode = 2006RaPC...75..614H
 | doi = 10.1016/j.radphyschem.2005.10.008
}}</ref>

Az [[elektrogyenge kölcsönhatás]]ok elméletében az elektron hullámfüggvényének balsodrású kiralitással rendelkező komponense gyenge [[izospin komponens|izospin]] dubletet alkot az [[elektron-neutrinó]]kkal. Ez azt jelenti, hogy a gyenge kölcsönhatásokban az elektron-neutrinó ugyanúgy viselkedik, mint az elektron. A kettős bármelyik tagja töltésátvitelt szenvedhet: egy W-bozon kibocsátásával vagy elnyelésével a kettős egy másik tagjává alakulhat. A töltés eközben megmarad, mert a [[W- és Z-bozonok|W-bozonnak]] is van töltése. Ez a töltésátvitel eredményezi a radioaktív bomlás során a béta-bomlást. Az elektron és az elektron-neutrinó semleges kölcsönhatásba is folytathat, ami egy Z<sup>0</sup> cseréjével jár: ez írja le például a neutrinó-elektron rugalmas szórást.<ref name="quigg">{{cite conference|last=Quigg|first=C.|date=2000-06-04|title=The Electroweak Theory|work=TASI 2000: Flavor Physics for the Millennium|page=80|location=Boulder, Colorado|arxiv=hep-ph/0204104}}</ref>

===Atomok, ionok, molekulák===
[[Fájl:Hydrogen Density Plots.png|right|thumb|280px|alt=Egy ötször ötös táblázat színkódolt valószínűségi sűrűségekkel.|Az első néhány pálya valószínűség-eloszlása a hidrogénatomban. A kötésben levő elektron energiája meghatározza pályáját. A színek azt jelölik, hogy egy adott helyen mekkora valószínűséggel található meg az elektron]]
Az elektron egy pozitív töltésű atommag körül kötött állapotba kerülhet, mely klasszikusan a [[Coulomb-törvény|Coulomb-erő]] fellépésével magyarázható. Az atommag és elektronok alkotta rendszert nevezik atomnak. Ha az elektronok száma nem felel meg az atommag rendszámának, az atomot ionnak nevezik. Az atomi rendszerben kötött állapotban levő elektron hullámszerű viselkedését állapotfüggvények, úgynevezett atompályák írják le, amelyek segítségével megadható, hogy egy elektron hol milyen valószínűséggel tartózkodik az atommag körül. Minden pályát más-más kvantumszámok jellemeznek, és csak a megfelelően megadott kvantumszámok határoznak meg pályát. Mivel az elektronok fermionok, ezért a [[Pauli-elv|Pauli-féle kizárási elv]] értelmében minden pályán csupán két, ellentétes spinű elektron tartózkodhat.

Az elektronok fotonok elnyelésével vagy kibocsátásával léphetnek át a különböző energiájú atompályák között. A foton energiája megegyezik a két pálya energiájának különbségével.<ref>{{cite journal|last=Mulliken|first=R.S.|year=1967|title=Spectroscopy, Molecular Orbitals, and Chemical Bonding|journal=[[Science]]|volume=157|issue=3784|pages=13–24|doi=10.1126/science.157.3784.13|pmid=5338306|bibcode=1967Sci...157...13M}}</ref> Az atompályák közötti átlépés más részecskékkel való ütközéstől is történhet, de olyan összetett folyamatok is atomi átmenetekkel járnak, mint például az [[Auger-effektus]].<ref>{{cite book
 | last = Burhop | first = E.H.S.
 | authorlink = Eric Burhop
 | year = 1952
 | title = The Auger Effect and Other Radiationless Transitions
 | publisher = [[Cambridge University Press]]
 | pages = 2–3
 | isbn = 0-88275-966-3
}}</ref> Az atomtól való elszakadáshoz az elektronnak akkora energiára kell szert tennie, amennyi eléri vagy meghaladja a [[Kötési energia|kötési energiát]]. Azt a jelenséget, mely során az atomból fotonelnyeléssel elektron lép ki, [[fényelektromos jelenség]]nek nevezik.<ref name="grupen">
{{cite journal
 | last = Grupen | first = C.
 | year = 2000
 | title = Physics of Particle Detection
 | journal = [[AIP Conference Proceedings]]
 | volume = 536 | pages = 3–34
 | doi =10.1063/1.1361756
|arxiv = physics/9906063 }}</ref>

Az elektronok pálya-impulzusmomentuma kvantált, azaz csak véges lépésekben változhat. Mivel az elektronnak töltése van, a pályaimpulzusa következtében ezzel arányos mágneses momentuma is van. Az atom mágneses momentuma egyenlő a mag és az elektronok pálya menti és spin mágneses momentumainak vektori összegével. Az elektronpárok mágneses momentuma ellentettje egymásnak, ezért kiegyenlítik egymást.<ref>
{{cite book
 | last = Jiles | first = D.
 | year = 1998
 | title = Introduction to Magnetism and Magnetic Materials
 | url = https://books.google.com/?id=axyWXjsdorMC&pg=PA280
 | pages = 280–287
 | publisher = [[CRC Press]]
 | isbn = 0-412-79860-3
}}</ref>

Az atomok közötti kémiai kötések elektromágneses kölcsönhatások eredményei, amelyeket a kvantummechanika törvényei írnak le.<ref>
{{cite book
 | last = Löwdin | first = P.O.
 | last2 = Erkki Brändas | first2 = E.
 | last3 = Kryachko | first3 = E.S.
 | year = 2003
 | title = Fundamental World of Quantum Chemistry: A Tribute to the Memory of Per- Olov Löwdin
 | url = https://books.google.com/?id=8QiR8lCX_qcC&pg=PA393
 | pages = 393–394
 | publisher = [[Springer Science+Business Media|Springer]]
 | isbn = 1-4020-1290-X
}}</ref> A legerősebb kötéseket az elektronok átadása (elektrontranszfer) vagy megosztása (kovalens kötés) hozza létre, ezek segítségével atomokból [[Molekula|molekulák]] épülnek fel.<ref name=Pauling>
{{cite book
 | last = Pauling | first = L.C.
 | year = 1960
 | title = The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals: an introduction to modern structural chemistry
 | url = https://books.google.com/?id=L-1K9HmKmUUC
 | edition = 3rd | pages = 4–10
 | publisher = [[Cornell University Press]]
 | isbn = 0-8014-0333-2
 }}</ref> Több atommag elektromos terében az elektronok [[molekulapálya|molekulapályán]] mozognak.<ref>
{{cite book
 | last = McQuarrie | first = D.A.
 | last2 = Simon | first2 = J.D.
 | year = 1997
 | title = Physical Chemistry: A Molecular Approach
 | url = https://books.google.com/?id=f-bje0-DEYUC&pg=PA325
 | publisher = [[University Science Books]]
 | pages = 325–361
 | isbn = 0-935702-99-7
}}</ref> A molekulák kialakulásában döntő szerepe van az elektronpároknak, melyek azonos molekulapályán elhelyezkedő, ellentétes spinű elektronok. A különböző molekulapályák esetén az elektron megtalálási valószószínűségének térbeli eloszlása eltérő: a kötő elektronpárok többnyire a két atom között fordulnak elő, míg a nem kötő elektronpárok többnyire az atomok körül helyezkednek el.<ref>{{cite journal
 |last            = Daudel
 |first           = R.
 |year            = 1973
 |title           = The Electron Pair in Chemistry
 |url             = http://article.pubs.nrc-cnrc.gc.ca/ppv/RPViewDoc?issn=1480-3291&volume=52&issue=8&startPage=1310
 |journal         = [[Canadian Journal of Chemistry]]
 |volume          = 52
 |pages           = 1310–1320
 |doi             = 10.1139/v74-201
 |issue           = 8
 |display-authors = etal
 |accessdate      = 2016-03-16
 |archiveurl      = https://web.archive.org/web/20140108105609/http://www.nrcresearchpress.com/action/cookieAbsent
 |archivedate     = 2014-01-08
}}</ref>

===Vezetés===
[[Fájl:Lightning over Oradea Romania cropped.jpg|right|thumb|alt=A földbe csapó négy villám|A [[villám]] főként elektronfolyamból áll.<ref>
{{cite book
 | last = Rakov | first = V.A.
 | last2 = Uman | first2 = M.A.
 | year = 2007
 | title = Lightning: Physics and Effects
 | url = https://books.google.com/?id=TuMa5lAa3RAC&pg=PA4
 | page = 4
 | publisher = [[Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-03541-4
}}</ref> A szükséges elektromos potenciált dörzselektromosság hozhatja létre<ref>
{{cite journal
 | last = Freeman | first = G.R.
 | year = 1999
 | title = Triboelectricity and some associated phenomena
 | url = https://archive.org/details/sim_materials-science-and-technology_1999-12_15_12/page/1454 | journal = [[Materials Science and Technology (journal)|Materials Science and Technology]]
 | volume = 15 | issue = 12 | pages = 1454–1458
 | doi =10.1179/026708399101505464
 | last2 = March
 | first2 = N.H.
}}</ref><ref>
{{cite journal
 | last = Forward | first = K.M.
 | last2 = Lacks | first2 = D.J.
 | last3 = Sankaran | first3 = R.M.
 | year = 2009
 | title = Methodology for studying particle–particle triboelectrification in granular materials
 | journal = [[Journal of Electrostatics]]
 | volume = 67 | issue = 2–3 | pages = 178–183
 | doi =10.1016/j.elstat.2008.12.002
}}</ref>]]
Egy test elektromosan semleges, ha benne a negatív és pozitív töltések mennyisége megegyezik. Hétköznapi esetben például ez úgy teljesülhet, ha egy testen az elektronok száma megegyezik a [[proton]]ok számával. Ha egy testnek több, vagy kevesebb elektronja van, mint amennyi az elektromos semlegességhez kellene, akkor a test elektromosan töltött. Ha több elektronja van, akkor azt negatív, ha kevesebb, akkor azt pozitív sztatikus töltöttségnek nevezik. A makroszkopikus testek elektromos töltést nyerhetnek például dörzsölés által, ez a [[dörzselektromosság]].<ref>
{{cite book
 | last = Weinberg | first = S.
 | year = 2003
 | title = The Discovery of Subatomic Particles
 | url = https://books.google.com/?id=tDpwhp2lOKMC&pg=PA15
 | pages = 15–16
 | publisher = [[Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-82351-X
}}</ref>

A [[vákuum]]ban, szabad pályán mozgó elektronokat szabad elektronoknak nevezik. A fémes anyagokban az elektronok egy része úgy viselkedik, mintha szabad elektron lenne: a testben viszonylag nagyobb távolságot is képes ütközés nélkül megtenni. A szilárdtestekben elmozdulni képes töltéshordozókat jellemzően sávelektronoknak nevezik, melyek effektív tömege a szilárdtestbeli viselkedésük folytán különbözhet az elektronok nyugalmi tömegétől.<ref name="Liang-fu Lou">
{{cite book
 | last = Lou | first = L.-F.
 | year = 2003
 | title = Introduction to phonons and electrons
 | url = https://books.google.com/?id=XMv-vfsoRF8C&pg=PA162
 | pages = 162, 164
 | publisher = [[World Scientific]]
 | isbn = 978-981-238-461-4
}}</ref> Ha a szabad elektronok együtt mozognak, akkor kollektív mozgásuk elektromos áramot valósít meg. Az elektromos áram mágneses teret kelt, és visszafelé is: a változó mágneses tér áramot indukál. Ezeket a kölcsönhatásokat a [[Maxwell-egyenletek]] írják le.<ref>
{{cite book
 | last = Guru | first = B.S.
 | last2 = Hızıroğlu | first2 = H.R.
 | year = 2004
 | title = Electromagnetic Field Theory
 | url = https://books.google.com/?id=b2f8rCngSuAC&pg=PA138
 | pages = 138, 276
 | publisher = [[Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-83016-8
}}</ref>

Minden anyagnak van kisebb-nagyobb elektromos vezetőképessége, mely a hőmérséklettől is függ. A jó vezetők közé tartozik a legtöbb fém, például az [[ezüst]], az [[arany (kémiai elem)|arany]] és a [[réz]], míg az [[üveg]] és a [[Poli(tetrafluoretilén)|teflon]] például rosszul vezeti az elektromosságot. A [[Szigetelő|szigetelő anyagokban]] (dielektrikumokban) az elektronok szorosan kötődnek az atomokhoz és a molekulákhoz, ezért ezek elektromos szigetelőként viselkednek. A [[félvezető|félvezető anyagok]] vezetőképessége a jó vezetők és a jó szigetelők közötti.<ref>
{{cite book
 | last = Achuthan | first = M.K.
 | last2 = Bhat | first2 = K.N.
 | year = 2007
 | title = Fundamentals of Semiconductor Devices
 | url = https://books.google.com/?id=REQkwBF4cVoC&pg=PA49
 | pages = 49–67
 | publisher = [[Tata McGraw-Hill]]
 | isbn = 0-07-061220-X
}}</ref> A fémek [[Sávszerkezet|elektron-sávszerkezete]] csak részben töltött sávokból áll. A sávokon belüli energiájú elektronok szabadon elmozdulhatnak az anyagban, nem egy, hanem sok atomhoz tartoznak. A [[delokalizált elektron]]ok egy gáz atomjaihoz hasonlóak, melyen alapul a jellemzően vezetőkre alkalmazható elektrongáz koncepciója.<ref name="ziman">
{{cite book
 | last = Ziman | first = J.M.
 | year = 2001
 | title = Electrons and Phonons: The Theory of Transport Phenomena in Solids
 | url = https://books.google.com/?id=UtEy63pjngsC&pg=PA260
 | publisher = [[Oxford University Press]]
 | page = 260
 | isbn = 0-19-850779-8
}}</ref>

A [[Drude-modell]] értelmében az elektronok és a kristálybeli atomtörzsek közötti ütközések következtében az elektronok sebessége statisztikusan állandósul. Ez a driftsebesség néhány mm/s nagyságrendű. Ezzel szemben az anyagban a változások tipikusan a fénysebesség 75%-ával terjednek.<ref>{{cite journal
 | last = Main
 | first = P.
 | date = June 12, 1993
 | title = When electrons go with the flow: Remove the obstacles that create electrical resistance, and you get ballistic electrons and a quantum surprise
 | url = http://www.newscientist.com/article/mg13818774.500-when-electrons-go-with-the-flow-remove-the-obstacles-thatcreate-electrical-resistance-and-you-get-ballistic-electrons-and-a-quantumsurprise.html
 | journal = [[New Scientist]]
 | volume = 1887
 | page = 30
 | accessdate = 2008-10-09
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20110623141546/http://www.newscientist.com/article/mg13818774.500-when-electrons-go-with-the-flow-remove-the-obstacles-thatcreate-electrical-resistance-and-you-get-ballistic-electrons-and-a-quantumsurprise.html
 | archivedate = 2011-06-23
 }}</ref> Ez azért lehetséges, mert az elektromos jelek hullámként, azaz az elektronok kollektív mozgásával terjednek, mely hullámok csoportsebessége az anyag dielektromos állandójától függ.<ref>
{{cite book
 | last = Blackwell | first = G.R.
 | year = 2000
 | title = The Electronic Packaging Handbook
 | url = https://books.google.com/?id=D0PBG53PQlUC&pg=SA6-PA39
 | pages = 6.39–6.40
 | publisher = [[CRC Press]]
 | isbn = 0-8493-8591-1
}}</ref>

A legtöbb fém a hőt is jól vezeti a delokalizált elektronoknak köszönhetően. Hővezetésük, szemben az elektromos vezetéssel, közel független a hőmérséklettől, amit a [[Wiedemann–Franz-törvény]] fejez ki: a hővezetés és az elektromos vezetés aránya egyenesen arányos a hőmérséklettel.<ref name="ziman" /> Minél melegebb a fémes anyag, annál erősebbek a [[kristályrács]] rezgései, ami akadályozza az elektromos vezetést, azaz növeli az ellenállást.<ref name="durrant">{{cite book
 | last = Durrant
 | first = A.
 | year = 2000
 | title = Quantum Physics of Matter: The Physical World
 | url = https://books.google.com/books?id=F0JmHRkJHiUC&pg=PA43
 | pages = 43, 71–78
 | publisher = [[CRC Press]]
 | isbn = 0-7503-0721-8
 | accessdate = 2016-03-21
 | archívurl = https://web.archive.org/web/20160527150628/https://books.google.com/books?id=F0JmHRkJHiUC&pg=PA43
 | archívdátum = 2016-05-27
 }}</ref>

Egy bizonyos hőmérséklet alá hűtve az anyagok ellenállása megszűnik, és az anyag [[Szupravezetés|szupravezetővé]] válik. A [[BCS-elmélet]] szerint ennek az az oka, hogy az elektronok ezen a hőmérsékleten úgynevezett [[Cooper-pár]]okat alkotnak (mely nem összekeverendő az atomfizikai értelemben vett elektronpárokkal). A Cooper-párok a hideg közegben [[Bose–Einstein-kondenzáció|Bose–Einstein-kondenzátumot]] alkotnak, a rácsrezgéseket reprezentáló [[fonon]]okkal csatolva úgy képesek az anyagban elmozdulni, hogy az ütközések száma minimális, azaz az anyag ellenállása igen lecsökken. A Cooper-párok sugara nagyjából 100&nbsp;nm, így átfedhetik egymást.<ref>{{cite web
 | author = Staff
 | year = 2008
 | title = The Nobel Prize in Physics 1972
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1972/
 | publisher = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-10-13
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20081011050516/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1972/
 | archivedate = 2008-10-11
 }}</ref><ref>
{{cite journal
 | last = Kadin | first = A.M.
 | title = Spatial Structure of the Cooper Pair
 | journal = [[Journal of Superconductivity and Novel Magnetism]]
 | year = 2007
 | volume = 20 | issue = 4 | pages = 285–292
 | arxiv = cond-mat/0510279
| doi =10.1007/s10948-006-0198-z
}}</ref> A BCS-elmélet sikerrel magyarázza az alacsony hőmérsékletű szupravezetést, azonban az, hogy a szupravezetés magasabb hőmérsékleten hogyan jöhet létre, még további kutatást igényel.

Az abszolút nulla fok közelében a becsapdázott elektron úgy viselkedik, mintha három [[Roton|kvázirészecske]] kölcsönhatásaként állna össze: tulajdonságai [[spinon]]ra, [[orbiton]]ra és [[holon]]ra hasadnak szét, melyek közül az első hordozza a spint, a második a részecskepályát, a harmadik a töltést.<ref>{{cite web
 | date = July 31, 2009
 | url = http://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090730141607.htm
 | title = Discovery About Behavior Of Building Block Of Nature Could Lead To Computer Revolution
 | work = [[Science Daily|ScienceDaily]]
 | accessdate = 2009-08-01
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20190404130054/https://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090730141607.htm
 | archivedate = 2019-04-04
 }}</ref><ref>{{cite journal|last=Jompol|first=Y.|year=2009|title=Probing Spin-Charge Separation in a Tomonaga-Luttinger Liquid|journal=[[Science]]|volume=325|issue=5940|pages=597–601|doi=10.1126/science.1171769|url=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5940/597|pmid=19644117|bibcode=2009Sci...325..597J|arxiv=1002.2782|display-authors=etal|accessdate=2016-03-21|archiveurl=https://web.archive.org/web/20090808102415/http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5940/597|archivedate=2009-08-08}}</ref>

===Mozgás és energia===
[[Fájl:Lorentz factor.svg|thumb|right|alt=Grafikon egy [[hiperbola (matematika)|hiperbola]]szerű görbével. A függvény eleinte lassan nő, de a fénysebességhez közeledve már nagyon gyorsan nő|Lorentz-tényező a sebesség függvényében. Az 1 értéktől indulva végtelenre nő, ha ''v'' megközelíti ''c''-t.]]
Einstein [[speciális relativitáselmélet]]e szerint, ha egy elektron sebessége megközelíti a [[fénysebesség]]et, akkor a megfigyelő szempontjából megnő a relativisztikus tömege, és nehezebb lesz gyorsítani. Például egy elektron sebessége megközelítheti a vákuumbeli fénysebességet, de nem érheti el. Ha azonban közel fénysebességgel haladó elektront dielektromos közegbe, például [[víz]]be juttatunk, az elektron egy ideig gyorsabban haladhat a közegbeli fénysebességnél. A közeggel kölcsönhatva ekkor [[Cserenkov-effektus|Cserenkov-sugárzást]] bocsát ki.<ref>{{cite web
 | author = Staff
 | year = 2008
 | title = The Nobel Prize in Physics 1958, for the discovery and the interpretation of the Cherenkov effect
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1958/
 | publisher = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-09-25
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20081018162638/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1958/
 | archivedate = 2008-10-18
 }}</ref>

A speciális relativitáselmélet hatásainak leírásakor a [[Lorentz-tényező]]t alkalmazzák:

<math>\gamma = \frac{c}{\sqrt{c^2 - v^2}} = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} = \frac{1}{\sqrt{1 - \beta^2}} = \frac{\mathrm{d}t}{\mathrm{d}\tau} </math>

ahol ''c'' a fénysebesség, ''v'' pedig a részecske sebessége. A ''v'' sebességgel mozgó elektron ''K''<sub>''e''</sub> mozgási energiája:
<math>K_e = (\gamma -1)m_ec^2</math>, ahol ''m''<sub>''e''</sub> az elektron tömege.

Például, a [[Stanford lineáris gyorsító]] az elektront 51 GeV-ra.<ref>{{cite web
 | author = Staff
 | date = August 26, 2008
 | url = http://www2.slac.stanford.edu/vvc/theory/relativity.html
 | title = Special Relativity
 | publisher = [[SLAC National Accelerator Laboratory|Stanford Linear Accelerator Center]]
 | accessdate = 2008-09-25
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20080828113927/http://www2.slac.stanford.edu/VVC/theory/relativity.html
 | archivedate = 2008-08-28
 }}</ref> [[Hullámtermészet]]e miatt az elektronnak de Broglie-hullámhossza is van. Ennek képlete ''λ''<sub>''e''</sub> = ''h/p'', ahol ''h'' a [[Planck-állandó]], ''p'' a momentum.<ref name="de_broglie" /> Például az 51&nbsp;GeV energiához tartozó hullámhossz 2,4×10<sup>−17</sup>&nbsp;m, ami elég kicsi ahhoz, hogy az atommagnál sokkal kisebb szerkezetek is vizsgálhatók legyenek.<ref>{{cite book
 | last = Adams | first = S.
 | year = 2000
 | title = Frontiers: Twentieth Century Physics
 | url = https://books.google.com/?id=yIsMaQblCisC&pg=PA215
 | page = 215
 | publisher = [[CRC Press]]
 | isbn = 0-7484-0840-1
}}</ref>

==Keletkezése==
[[Fájl:Pairproduction.png|right|thumb|alt=Egy balról érkező foton a magnak ütközik, majd egy elektron és egy pozitron indul jobbra|Párképződés, amit egy foton atommagba ütközése indít el]]{{Bővebben|Az ősrobbanás lefolyásának grafikus ábrázolása}}

Az [[ősrobbanás]]-elmélet a legelfogadottabb tudományos elmélet a világegyetem keletkezésére.<ref>{{cite book
 | last = Lurquin | first = P.F.
 | year = 2003
 | title = The Origins of Life and the Universe
 | url = https://archive.org/details/originslifeunive00lurq_391 | page = [https://archive.org/details/originslifeunive00lurq_391/page/n13 2]
 | publisher = [[Columbia University Press]]
 | isbn = 0-231-12655-7
}}</ref> Az első ezredmásodpercben a hőmérséklet 10 milliárd Kelvin fölött volt, és a fotonok átlagos energiája meghaladta a millió elektronvoltot. Ez elég volt ahhoz, hogy elektron-pozitron párokat hozzanak létre. A fotonok, elektronok és pozitronok egyensúlya jellemezte az univerzumot 15 másodpercig. Ezután annyira lehűlt, hogy nem tudott több elektron-pozitron pár létrejönni. A legtöbb pár összetalálkozva szétsugárzódott, ami egy időre újra felmelegítette az univerzumot.<ref>{{cite book
 | last = Silk | first = J.
 | year = 2000
 | title = The Big Bang: The Creation and Evolution of the Universe
 | edition = 3rd
 | pages = 110–112, 134–137
 | publisher = [[Macmillan Publishers|Macmillan]]
 | isbn = 0-8050-7256-X
}}</ref>

Ismeretlen okokból a [[leptogenezis]] folyamán valamivel több elektron jött létre, mint pozitron.<ref>{{cite journal
 |last        = Christianto
 |first       = V.
 |year        = 2007
 |title       = Thirty Unsolved Problems in the Physics of Elementary Particles
 |url         = http://www.ptep-online.com/index_files/2007/PP-11-16.PDF
 |journal     = [[Progress in Physics]]
 |volume      = 4
 |pages       = 112–114
 |doi         = 
 |accessdate  = 2010-02-28
 |archiveurl  = https://web.archive.org/web/20080910175108/http://www.ptep-online.com/index_files/2007/PP-11-16.PDF
 |archivedate = 2008-09-10
}}</ref> Így minden milliárdból egy elektron élte túl a szétsugárzódást. Ugyanez volt a hatás a [[bariogenezis]]re is, így ugyanannyi proton maradt, mint elektron, ezzel az világegyetem töltésösszege nulla lett.<ref>{{cite journal
 | last = Kolb | first = E.W.
 | year = 1980
 | title = The Development of Baryon Asymmetry in the Early Universe
 | journal = [[Physics Letters B]]
 | volume = 91 | issue = 2 | pages = 217–221
 | doi =10.1016/0370-2693(80)90435-9
|bibcode = 1980PhLB...91..217K
 | last2 = Wolfram
 | first2 = Stephen }}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/26/1/26-1-sather.pdf|title=The Mystery of Matter Asymmetry|accessdate=2008-11-01|last=Sather|first=E.|date=1996|work=[[Beam Line]]|publisher=[[Stanford University|University of Stanford]]|archiveurl=https://web.archive.org/web/20081012012543/http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/26/1/26-1-sather.pdf|archivedate=2008-10-12}}</ref> A megmaradt protonokból és neutronokból [[nukleoszintézis]]sel a [[hidrogén]], a [[hélium]] és nyomokban a [[lítium]] izotópjainak magjai jöttek létre. Ez 5 perccel az Univerzum keletkezése után érte el csúcsát. A kimaradt neutronok 1000 másodperces felezési idővel elbomlottak:

:n → p + e− + ν<sub>e</sub>

A következő {{szám|300000}}–{{szám|400000}} évben a fölös elektronok túl nagy energiával bírtak ahhoz, hogy atomok részeivé váljanak.<ref>
{{cite journal
 | last = Boesgaard | first = A.M.
 | last2 = Steigman | first2 = G.
 | year = 1985
 | title = Big bang nucleosynthesis&nbsp;– Theories and observations
 | journal = [[Annual Review of Astronomy and Astrophysics]]
 | volume = 23 | issue = 2 | pages = 319–378
 | bibcode =1985ARA&A..23..319B
 | doi =10.1146/annurev.aa.23.090185.001535
}}</ref> Ezután jött el a rekombináció ideje, amikor semleges atomok jöttek létre, és a táguló Univerzum áthatolhatóvá vált a sugárzások számára.<ref name="science5789">{{cite journal|last=Barkana|first=R.|year=2006|title=The First Stars in the Universe and Cosmic Reionization|journal=[[Science]]|volume=313|issue=5789|pages=931–934|doi=10.1126/science.1125644|url=http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/313/5789/931|pmid=16917052|arxiv=astro-ph/0608450|bibcode=2006Sci...313..931B|accessdate=2016-03-21|archiveurl=https://web.archive.org/web/20081207051059/http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/313/5789/931|archivedate=2008-12-07}}</ref>

Az ősrobbanás után 1 millió évvel kezdődött a [[csillag]]ok keletkezése. A csillagokban zajló nukleoszintézis [[neutron]]okat és pozitronokat termel. A pozitronok fogyasztják az elektronokat. Ezzel szemben a nukleoszintézis radioaktív magokat is létrehoz, amelyek egy része béta-bomlással bomlik, és elektront és [[antineutrinó]]t bocsátanak ki.<ref>
{{cite journal
 | last = Burbidge | first = E.M.
 | year = 1957
 | title = Synthesis of Elements in Stars
 | journal = [[Reviews of Modern Physics]]
 | volume = 29 | issue = 4 | pages = 548–647
 | doi =10.1103/RevModPhys.29.547
| bibcode=1957RvMP...29..547B
|display-authors=etal}}</ref> Erre példa a kobalt-60, ami béta-bomlással nikkel-60-ná alakul.<ref>{{cite journal|last=Rodberg|first=L.S.|year=1957|title=Fall of Parity: Recent Discoveries Related to Symmetry of Laws of Nature|journal=[[Science]]|volume=125|issue=3249|pages=627–633|doi=10.1126/science.125.3249.627|pmid=17810563|last2=Weisskopf|first2=V.|bibcode=1957Sci...125..627R}}</ref>

[[Fájl:AirShower.svg|left|thumb|alt=A részecskezápor fája|A kozmikus sugárzás találkozása a Föld légkörével részecskezáport indít el]]A 20 naptömegnél nehezebb csillagok magja a külső rétegeket ledobva életük végén magába roskad, és [[fekete lyuk]]at hoz létre.<ref>
{{cite journal
 | last = Fryer | first = C.L.
 | year = 1999
 | title = Mass Limits For Black Hole Formation
 | journal = [[The Astrophysical Journal]]
 | volume = 522 | issue = 1 | pages = 413–418
 | bibcode = 1999ApJ...522..413F
 | doi =10.1086/307647
|arxiv = astro-ph/9902315 }}</ref> A klasszikus fizika szerint semmi, még elektromágneses sugárzás sem juthat ki belőle. A kvantummechanika szerint azonban a [[Hawking-sugárzás]] érkezhet az eseményhorizont mögül. Ennek a hatására szintén keletkezhetnek elektronok és pozitronok.

A Hawking-sugárzás mechanizmusa a következő: A fekete lyuk eseményhorizontja közelében virtuális részecskék jönnek létre. A fekete lyuk gravitációs potenciálja pozitív energiát juttat a pár egyik tagjának, és az valódi részecskévé válik,<ref>
{{cite journal
 | last = Parikh | first = M.K.
 | last2 = Wilczek | first2 = F.
 | year = 2000
 | title = Hawking Radiation As Tunneling
 | journal = [[Physical Review Letters]]
 | volume = 85 | issue = 24 | pages = 5042–5045
 | doi =10.1103/PhysRevLett.85.5042
 | pmid =11102182 | bibcode=2000PhRvL..85.5042P
|arxiv = hep-th/9907001 }}</ref> míg a másik tagja negatív energiához jut, és csökkenti a fekete lyuk energiáját, így az lassanként párolog. A [[Hawking-sugárzás]] a csökkenéssel együtt erősödik, míg végül a fekete lyuk felrobban.<ref>{{cite journal|last=Hawking|first=S.W.|year=1974|title=Black hole explosions?|journal=[[Nature]]|volume=248|issue=5443|pages=30–31|doi=10.1038/248030a0|bibcode=1974Natur.248...30H}}</ref>

A [[kozmikus sugárzás|kozmikus sugarak]] nagy energiájú részecskékből állnak. Megfigyeltek már 3,0×10<sup>20</sup>&nbsp;eV energiájú részecskéket is.<ref>
{{cite journal
 | last = Halzen | first = F.
 | last2 = Hooper | first2 = D.
 | year = 2002
 | title = High-energy neutrino astronomy: the cosmic ray connection
 | journal = [[Reports on Progress in Physics]]
 | volume = 66 | pages = 1025–1078
 | bibcode = 2002astro.ph..4527H
 | doi =10.1088/0034-4885/65/7/201
|arxiv = astro-ph/0204527
 | issue = 7 }}</ref> Ha ezek a Föld légkörének nukleonjaival találkoznak, akkor részecskezáport indítanak el, amiben többek között [[pion]]ok is keletkeznek.<ref>
{{cite journal
 | last = Ziegler | first = J.F.
 | title = Terrestrial cosmic ray intensities
 | url = https://archive.org/details/sim_ibm-journal-of-research-and-development_1998-01_42_1/page/117 | journal = [[IBM Journal of Research and Development]]
 | volume = 42 | issue = 1 | pages = 117–139
 | doi =10.1147/rd.421.0117 | year = 1998
}}</ref> Az esetek többségében [[müon]]ok érkeznek. A müonok a pionok bomlásának termékei:
:π− → μ− + ν<sub>μ</sub>

A müon bomlása pedig elektront vagy pozitront termel:<ref>{{cite news
 | last = Sutton
 | first = C.
 | date = August 4, 1990
 | title = Muons, pions and other strange particles
 | url = http://www.newscientist.com/article/mg12717284.700-muons-pions-and-other-strange-particles-.html
 | work = [[New Scientist]]
 | accessdate = 2008-08-28
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20110623141531/http://www.newscientist.com/article/mg12717284.700-muons-pions-and-other-strange-particles-.html
 | archivedate = 2011-06-23
 }}</ref>
:μ− → e− + ν<sub>e</sub> + ν<sub>μ</sub>

==Megfigyelése==
[[Fájl:Aurore australe - Aurora australis.jpg|right|thumb|alt=Örvénylő zöld szőnyeg az éjszakai égbolton a havas föld felett|A sarki fényt többnyire a kozmikus sugarak hozzák létre<ref>
{{cite news
 |last        = Wolpert
 |first       = S.
 |date        = July 24, 2008
 |title       = Scientists solve 30-year-old aurora borealis mystery
 |url         = http://www.universityofcalifornia.edu/news/article/18277
 |publisher   = [[University of California]]
 |accessdate  = 2008-10-11
 |archiveurl  = https://web.archive.org/web/20080817094058/http://www.universityofcalifornia.edu/news/article/18277
 |archivedate = 2008-08-17
}}</ref>]]
Az elektronok távoli megfigyelése többek között a kibocsátott sugárzásuk által lehetséges. Például a csillagok koronájában az elektronok plazmát alkotnak, amelyekből [[fékezési sugárzás]] érkezhet. Elektrongázban kialakulhat [[Langmuir-hullámok|plazmaoszcilláció]] is, mely egy közeg elektronsűrűségének nagy frekvenciával, szinkronban váltakozása, és amely [[Rádiótávcső|rádióteleszkóppal]] megfigyelhető.<ref>{{cite journal|last=Gurnett|first=D.A.|year=1976|title=Electron Plasma Oscillations Associated with Type III Radio Bursts|journal=[[Science]]|volume=194|issue=4270|pages=1159–1162|doi=10.1126/science.194.4270.1159|pmid=17790910|last2=Anderson|first2=R.|bibcode=1976Sci...194.1159G}}</ref>

A foton energiája frekvenciájával arányos. Amikor egy kötött pályájú elektron egyik atompályáról másikra lép, akkor meghatározott energiájú (és ennek megfelelő frekvenciájú) fotonokat nyel el vagy bocsát ki. Ha például az atomokon széles spektrumú fény hatol át, akkor bizonyos frekvenciák kiszűrődnek, az áthatolás után a spektrumban elnyelési vonalak jelennek meg. Minden elemnek megvannak a karakterisztikus elnyelési színképvonalai. Ennek köszönhetően [[spektroszkópia]]i elemzéssel egy vizsgált anyagban az egyes összetevők kimutathatók.<ref>{{cite web
 | last = Martin
 | first = W.C.
 | last2 = Wiese
 | first2 = W.L.
 | year = 2007
 | title = Atomic Spectroscopy: A Compendium of Basic Ideas, Notation, Data, and Formulas
 | url = http://physics.nist.gov/Pubs/AtSpec/
 | publisher = [[National Institute of Standards and Technology]]
 | accessdate = 2007-01-08
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20070208113156/http://physics.nist.gov/Pubs/AtSpec/
 | archivedate = 2007-02-08
 }}</ref><ref>
{{cite book
 | last = Fowles | first = G.R.
 | year = 1989
 | title = Introduction to Modern Optics
 | url = https://books.google.com/?id=SL1n9TuJ5YMC&pg=PA227
 | pages = 227–233
 | publisher = [[Courier Dover]]
 | isbn = 0-486-65957-7
}}</ref>

Laboratóriumi körülmények között az egyes elektronok kölcsönhatásai [[részecskedetektor]]okkal figyelhetők meg, amelyekkel mérni lehet az energiát, a spint és a töltést. A [[Paul-csapda]] és a [[Penning-csapda]] lehetővé teszi töltött részecskék hosszabb ideig tartó becsapdázását és tárolását akár hónapokon át.<ref name="nobel1989">{{cite web
 | author = Staff
 | year = 2008
 | title = The Nobel Prize in Physics 1989
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1989/illpres/
 | publisher = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-09-24
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20080928042325/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1989/illpres/
 | archivedate = 2008-09-28
 }}</ref> Ezen eszközök segítségével a részecskék tulajdonságai jól mérhetők. Az elektron mágneses momentumát 11 tizedesjegy pontossággal tudták megmérni, ami 1980-ban meghaladta a többi ismert fizikai állandó pontosságát.<ref>{{cite journal
 | last = Ekstrom
 | first = P.
 | year = 1980
 | title = The isolated Electron
 | url = http://tf.nist.gov/general/pdf/166.pdf
 | journal = [[Scientific American]]
 | volume = 243
 | issue = 2
 | pages = 91–101
 | accessdate = 2008-09-24
 | doi = 10.1038/scientificamerican0880-104
 | last2 = Wineland
 | first2 = David
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20081002032952/http://tf.nist.gov/general/pdf/166.pdf
 | archivedate = 2008-10-02
 }}</ref>

Az elektron energiaeloszlásának változását először a svéd [[Lundi Egyetem]]en filmezték le 2008 februárjában. A kutatók attoszekundumos fényvillanásokat használtak, így elsőként figyelhették meg közvetlenül egy elektron mozgását.<ref>
{{cite web
 | last = Mauritsson | first = J.
 | title = Electron filmed for the first time ever
 | url = http://www.atto.fysik.lth.se/video/pressrelen.pdf
 | publisher = [[Lund University]]
 | accessdate = 2008-09-17
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20090325194101/http://www.atto.fysik.lth.se/video/pressrelen.pdf
 | archivedate = March 25, 2009
}}</ref><ref name=Mauritsson>{{cite journal
 |last            = Mauritsson
 |first           = J.
 |year            = 2008
 |title           = Coherent Electron Scattering Captured by an Attosecond Quantum Stroboscope
 |url             = https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.100.073003
 |journal         = [[Physical Review Letters]]
 |volume          = 100
 |page            = 073003
 |doi             = 10.1103/PhysRevLett.100.073003
 |bibcode         = 2008PhRvL.100g3003M
 |pmid            = 18352546
 |issue           = 7
 |arxiv           = 0708.1060
 |display-authors = etal
 |accessdate      = 2016-03-21
 |archiveurl      = https://web.archive.org/web/20170623174234/https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.100.073003
 |archivedate     = 2017-06-23
}}</ref>

Az elektronok szilárdtestbeli eloszlása például az [[impulzusfelbontású fotoemissziós spektroszkópia]] (ARPES) segítségével vizsgálható, mely a fényelektromos jelenségen alapulva képezi le a kristályos szilárdtest reciprokrácsát, melyből rácsjellemzőkre, szimmetriákra, összetételre lehet következtetni. Segítségével jellemezhetők a kristályrácsban az elektronra vonatkozó szórási jellemzők.<ref>
{{cite journal
 | last = Damascelli | first = A.
 | year = 2004
 | title = Probing the Electronic Structure of Complex Systems by ARPES
 | journal = [[Physica Scripta]]
 | volume = T109 | pages = 61–74
 | doi =10.1238/Physica.Topical.109a00061
|arxiv = cond-mat/0307085 |bibcode = 2004PhST..109...61D }}</ref>

==Alkalmazások==
===Részecskenyalábok===
Az irányított elektronnyaláb például alkalmazható hegesztésre.<ref>{{cite web
 | last = Elmer
 | first = J.
 | date = March 3, 2008
 | title = Standardizing the Art of Electron-Beam Welding
 | url = https://www.llnl.gov/str/MarApr08/elmer.html
 | publisher = [[Lawrence Livermore National Laboratory]]
 | accessdate = 2008-10-16
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20080920142328/https://www.llnl.gov/str/MarApr08/elmer.html
 | archivedate = 2008-09-20
 }}</ref> A technika lehetővé teszi a 0,1–1,3&nbsp;mm foltméretűre fókuszált, 10<sup>7</sup>&nbsp;W·cm<sup>−2</sup> energiasűrűségű nyalábok előállítását. A nyalábot a munkadarabhoz vákuumon át kell elvezetni, különben az elektronok reakcióba lépnének a gázzal még mielőtt a hegesztés megtörténne. Ezzel olyan vezető anyagokat is összekapcsolnak, amiket nem lehetne hagyományos módon összehegeszteni.<ref>
{{cite book
 | last = Schultz | first = H.
 | year = 1993
 | title = Electron Beam Welding
 | url = https://books.google.com/?id=I0xMo28DwcIC&pg=PA2
 | pages = 2–3
 | publisher = [[Woodhead Publishing]]
 | isbn = 1-85573-050-2
}}</ref><ref>
{{cite book
 | last = Benedict | first = G.F.
 | year = 1987
 | title = Nontraditional Manufacturing Processes
 | url = https://books.google.com/?id=xdmNVSio8jUC&pg=PA273
 | series = Manufacturing engineering and materials processing
 | volume = 19 | page = 273
 | publisher = [[CRC Press]]
 | isbn = 0-8247-7352-7
}}</ref>

Az [[elektronsugaras litográfia]] (EBL) félvezető eszközök mikrométernél jóval nagyobb pontosságú gyártásához használják.<ref>{{cite conference|last=Ozdemir|first=F.S.|date=1979-06-25|title=Electron beam lithography|url=http://portal.acm.org/citation.cfm?id=800292.811744|work=Proceedings of the 16th Conference on Design automation|pages=383–391|publisher=[[IEEE Press]]|location=San Diego, CA, USA|accessdate=2008-10-16}}</ref> Az elektronsugarat vákuumtérben alkalmazzák. Az elektronok szóródása a szilárdtestekben kb. 10&nbsp;nm-re korlátozza a pontosságot. A módszer lassúsága és költségessége miatt csak speciális integrált áramkörhöz, illetve alapkutatási kísérletekben használják a módszert, továbbá jellemzően elektronlitográfiával készülnek a jóval termelékenyebb fotolitográfia fotomaszkjai.<ref>
{{cite book
 | last = Madou | first = M.J.
 | year = 2002
 | edition = 2nd
 | title = Fundamentals of Microfabrication: the Science of Miniaturization
 | url = https://books.google.com/?id=9bk3gJeQKBYC&pg=PA53
 | pages = 53–54
 | publisher = [[CRC Press]]
 | isbn = 0-8493-0826-7
}}</ref>

Az [[Elektronbesugárzás|elektronnyalábbal való besugárzást]] élelmiszerek és gyógyszerek sterilizálására alkalmazzák.<ref>{{cite conference|last=Jongen|first=Y.|last2=Herer|first2=A.|date=1996-05-02|title=Electron Beam Scanning in Industrial Applications|work=APS/AAPT Joint Meeting|publisher=[[Amerikai Fizikai Társaság]]|bibcode=1996APS..MAY.H9902J}}</ref> Nagymértékben lehet továbbá módosítani például üveges anyagok mechanikai jellemzőit, így [[viszkozitás]]át anélkül, hogy a folyamat aktiválási energiájának eléréséhez az anyagot magas hőmérsékleten hőkezelni kellene.<ref>Mobus G. et al. (2010). Journal of Nuclear Materials, v. 396, 264–271, doi:10.1016/j.jnucmat.2009.11.020</ref>

A [[Részecskegyorsító|lineáris részecskegyorsítók]] által kisugárzott elektronsugarakkal felszíni daganatokat kezelnek. Az elektronterápiával azért kezelhetők bőrsérülések és a [[Bazális karcióma|bazális sejtkarciómák]], mert az elektronnyaláb behatolási mélysége az emberi szövetben kicsi (5–20 MeV energia esetén tipikusan 5&nbsp;cm), így nem hatol mélyre. Kiegészítésként használhatják a [[Röntgensugárzás|röntgenes]] besugárzási kezelések után.<ref>
{{cite journal
 | last = Beddar | first = A.S.
 | title = Mobile linear accelerators for intraoperative radiation therapy
 | url = https://archive.org/details/sim_association-of-operating-room-nurses-aorn-journal_2001-11_74_5/page/700 | journal = [[AORN Journal]]
 | year = 2001
 | volume = 74 | page = 700
 | doi =10.1016/S0001-2092(06)61769-9
 | issue = 5
 | last2 = Domanovic
 | first2 = Mary Ann
 | last3 = Kubu
 | first3 = Mary Lou
 | last4 = Ellis
 | first4 = Rod J.
 | last5 = Sibata
 | first5 = Claudio H.
 | last6 = Kinsella
 | first6 = Timothy J.
}}</ref><ref>{{cite web
 | last = Gazda
 | first = M.J.
 | last2 = Coia
 | first2 = L.R.
 | date = June 1, 2007
 | title = Principles of Radiation Therapy
 | url = http://www.thymic.org/uploads/reference_sub/02radtherapy.pdf
 | accessdate = 2013-10-31
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20131102114151/http://www.thymic.org/uploads/reference_sub/02radtherapy.pdf
 | archivedate = 2013-11-02
 }}</ref>

A részecskegyorsítók által kiadott [[szinkrotronsugárzás]]t a részecskefizikában, atomfizikában és kémiai alapkutatásban alkalmazzák. Ezen eszközökben a mágneses térbe vezetett, spinpolarizált elektronok bocsátják ki az elektromágneses sugárzást: ezen viselkedést nevezik [[Szokolov–Tyernov-hatás]]nak. Az így nyert elektronsugarakkal különféle kísérleteket végeznek. A szinkrotronsugárzás az elektronok lassítására is használható. Az elektronok és pozitronok ütköztetése energiát hoz létre, amit szintén tanulmányoznak.<ref>{{cite book
 | last = Chao | first = A.W.
 | last2 = Tigner | first2 = M.
 | year = 1999
 | title = Handbook of Accelerator Physics and Engineering
 | url = https://books.google.com/?id=Z3J4SjftF1YC&pg=PA155
 | publisher = [[World Scientific]]
 | pages = 155, 188
 | isbn = 981-02-3500-3
}}</ref>

===Képalkotás===
A [[kisenergiás elektrondiffrakció]] (LEED) egy olyan módszer, amely során kristályos anyagokat bombáznak elektronsugarakkal, az elektronok pedig az szilárdtest atomjain szóródnak. A visszaszórás miatt keletkező diffrakciós mintázatból következtetnek az anyag szerkezetére. Itt az elektronok energiája tipikusan 20–200&nbsp;eV.<ref>
{{cite book
 | last = Oura | first = K.
 | year = 2003
 | title = Surface Science: An Introduction
 | url = https://archive.org/details/surfacesciencein00kour | pages = [https://archive.org/details/surfacesciencein00kour/page/n12 1]–45
 | publisher = [[Springer Science+Business Media|Springer]]
 | isbn = 3-540-00545-5
|display-authors=etal}}</ref> A [[nagyenergiás elektron-visszaszórás]] (RHEED) előzővel rokon eljárása a szilárdtestek felületi vizsgálataira alkalmazható. Az elektronnyaláb energiája 8–20&nbsp;keV, a nyaláb beesési szöge pedig 1–4° közötti.<ref>
{{cite book
 | last = Ichimiya | first = A.
 | last2 = Cohen | first2 = P.I.
 | year = 2004
 | title = Reflection High-energy Electron Diffraction
 | url = https://books.google.com/?id=AUVbPerNxTcC&pg=PA1
 | page = 1
 | publisher = [[Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-45373-9
}}</ref><ref>
{{cite journal
 | last = Heppell | first = T.A.
 | year = 1967
 | title = A combined low energy and reflection high energy electron diffraction apparatus
 | journal = [[Measurement Science and Technology|Journal of Scientific Instruments]]
 | volume = 44 | pages = 686–688
 | doi =10.1088/0950-7671/44/9/311
|bibcode = 1967JScI...44..686H
 | issue = 9 }}</ref>

Az [[elektronmikroszkóp]] fókuszált elektronsugarakat bocsát a tárgyra. Az elektronok egy részének a vizsgált anyag atomjaival való ütközés során megváltozik a mozgási iránya, szöge, fázisa és energiája. Ezek alapján megalkotható a tárgy közel atomi felbontású képe.<ref>{{cite web
 | last = McMullan
 | first = D.
 | year = 1993
 | title = Scanning Electron Microscopy: 1928–1965
 | url = http://www-g.eng.cam.ac.uk/125/achievements/mcmullan/mcm.htm
 | publisher = [[University of Cambridge]]
 | accessdate = 2009-03-23
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20180122104847/http://www-g.eng.cam.ac.uk/125/achievements/mcmullan/mcm.htm
 | archivedate = 2018-01-22
 }}</ref> Az eljárás jelentőségét az adja, hogy a míg [[fénymikroszkóp]]okban a [[Feloldási határ|diffrakciós korlát]] miatt kék fény használatával kb. 200&nbsp;nm-es felbontás érhető el,<ref>
{{cite book
 | last = Slayter | first = H.S.
 | year = 1992
 | title = Light and electron microscopy
 | url = https://books.google.com/?id=LlePVS9oq7MC&pg=PA1
 | page = 1
 | publisher = [[Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-33948-0
}}</ref> ez a megkötés elektronmikroszkópok esetén jóval nagyobb felbontást is megenged. Ennek az az oka, hogy a képalkotásra használt elektronok de Broglie-hullámhossza a fénymikroszkópban alkalmazott detektáló fényénél jóval rövidebb, például 100 000 V-os gyorsítófeszültség esetén 0,0037&nbsp;nm.<ref>
{{cite book
 | last = Cember | first = H.
 | year = 1996
 | title = Introduction to Health Physics
 | url = https://books.google.com/?id=obcmBZe9es4C&pg=PA42
 | pages = 42–43
 | publisher = [[McGraw-Hill|McGraw-Hill Professional]]
 | isbn = 0-07-105461-8
}}</ref> A lencsehibák ellenében korrigált [[transzmissziós elektronmikroszkóp]] elvben képes 0,05&nbsp;nm-nél is jobb felbontás elérésére, ami elég lenne ahhoz, hogy egyes atomokat láthatóvá tegyen, bár a gyakorlatban ennél kissé gyengébb felbontás a jellemző.<ref>
{{cite journal
 | last = Erni | first = R.
 | year = 2009
 | title = Atomic-Resolution Imaging with a Sub-50-pm Electron Probe
 | journal = [[Physical Review Letters]]
 | volume = 102 | issue = 9 | page = 096101
 | doi =10.1103/PhysRevLett.102.096101
 | pmid = 19392535
| bibcode=2009PhRvL.102i6101E
|display-authors=etal}}</ref> Az elektronmikroszkóp hasznos képalkotó segédeszköz a laboratóriumok számára, azonban technikai nehézségek (vákuumrendszer, minta-előkészítés technikai nehézségei, stb.) és a készülék nagy beruházás- és karbantartásigénye miatt csak speciális kutatási célokra alkalmazzák.

Az elektronmikroszkópnak két fő típusa létezik: a transzmissziós és a pásztázó elektronmikroszkóp. A transzmisszós elektronmikroszkóp esetén az elektronnyaláb keresztülhalad a tárgyon az áthaladt elektronokat mágneslencsével rávetítik a képalkotó felületre. A [[pásztázó elektronmikroszkóp]]ok a tárgy felszínéről visszaverődő elektronokkal vizsgálják a tárgyat. Mindkét típus nagyítása százszorostól egymilliószorosig, vagy akár még tovább is terjedhet.

A [[pásztázó alagútmikroszkóp]]ok az [[Alagúthatás|alagúteffektus]] elvét kihasználva végeznek képalkotást. E módszer lényege, hogy a vizsgált minta felszíne felett, annak „domborzatát” lekövetve hegyes, gyakorlatilag egyetlen atomban végződő tűt mozgatnak. A minta és a mérőtű távolságát a kettő közötti alagútáram szinten tartásával szabályozzák. Így a felület lepásztázásával magasságtérkép alakul ki, melynek felbontása az atomi mérettartományba esik. Az eszköz a felszín atomi szintű topológiai felmérése mellett elektronszerkezeti mérésekre, sőt, a felület módosítására, bizonyos korlátokkal akár egyedi atomok elmozdítására is alkalmazható.<ref name="bozzola_1999">{{cite book
 | last = Bozzola | first = J.J.
 | last2 = Russell | first2 = L.D.
 | year = 1999
 | title = Electron Microscopy: Principles and Techniques for Biologists
 | url = https://books.google.com/?id=RqSMzR-IXk0C&pg=PA12
 | publisher = [[Jones & Bartlett Learning|Jones & Bartlett Publishers]]
 | pages = 12, 197–199
 | isbn = 0-7637-0192-0
}}</ref><ref>{{cite book
 | last = Flegler | first = S.L.
 | last2 = Heckman Jr. | first2 = J.W.
 | last3 = Klomparens | first3 = K.L.
 | year = 1995
 | title = Scanning and Transmission Electron Microscopy: An Introduction
 | url = https://archive.org/details/scanningtransmis0000fleg_a7x2 | publisher = [[Oxford University Press]]
 | pages = [https://archive.org/details/scanningtransmis0000fleg_a7x2/page/43 43]–45 | edition = Reprint
 | isbn = 0-19-510751-9
}}</ref><ref>{{cite book
 | last = Bozzola | first = J.J.
 | last2 = Russell | first2 = L.D.
 | year = 1999
 | title = Electron Microscopy: Principles and Techniques for Biologists
 | url = https://books.google.com/?id=RqSMzR-IXk0C&pg=PA9
 | publisher = [[Jones & Bartlett Learning|Jones & Bartlett Publishers]]
 | edition = 2nd | page = 9
 | isbn = 0-7637-0192-0
}}</ref>

===Más alkalmazások===
A [[szabadelektron-lézer]]ben (FEL) relativisztikus elektronsugár halad át egy dipólmágnesekből álló rácson (úgynevezett undulátoron), amiben a mágnesek azonos polaritással néznek egymás felé. Az elektronok szinkrotronsugárzást bocsátanak ki, amely koherensen kölcsönhat az elektronokkal, ami az eszköz rezonanciafrekvenciáján felerősíti a sugárzás intenzitását. A FEL különböző frekvencián képes koherens elektromágneses sugarakat kibocsátani, a mikrohullámoktól a lágy röntgensugarakig. Az eszközt elsősorban az iparban, a kommunikációban és a gyógyításban, és a tudományos alapkutatásban alkalmazzák.<ref>
{{cite book
 | last = Freund | first = H.P.
 | last2 = Antonsen | first2 = T.
 | year = 1996
 | title = Principles of Free-Electron Lasers
 | url = https://books.google.com/?id=73w9tqTgbiIC&pg=PA1
 | pages = 1–30
 | publisher = [[Springer Science+Business Media|Springer]]
 | isbn = 0-412-72540-1
}}</ref>

A modernebb technológiák elterjedéséig a katódsugárcsöveket széles körben használták, melyek megtalálhatóak voltak laboratóriumi berendezésekben, tévékészülékekben és képernyőkben.<ref>
{{cite book
 | last = Kitzmiller | first = J.W.
 | year = 1995
 | title = Television Picture Tubes and Other Cathode-Ray Tubes: Industry and Trade Summary
 | pages = 3–5
 | publisher = [[DIANE Publishing]]
 | isbn = 0-7881-2100-6
}}</ref> A [[Fotoelektron-sokszorozó|fotoelektron-sokszorozó csövekben]] a fotókatódhoz érkező fotonok elektronlavinát indítanak el, ami detektálható áramlökést produkál.

Az [[Elektroncső|elektroncsövekben]] vezetett elektronsugarak elektromos jeleket közvetítenek, amivel a huszadik század első felében kritikus szerephez jutottak az [[elektrotechnika|elektrotechnikában]]. Idővel az elektroncsöveket felváltották a jóval nagyobb teljesítményű, kisebb méretű, csekélyebb energiafogyasztású és olcsóbb szilárdtest-eszközök, például [[tranzisztor]]ok.<ref>{{cite web
 | author = Staff
 | year = 2008
 | title = The History of the Integrated Circuit
 | url = http://nobelprize.org/educational_games/physics/integrated_circuit/history/
 | publisher = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-10-18
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20081201144536/http://nobelprize.org/educational_games/physics/integrated_circuit/history/
 | archivedate = 2008-12-01
 }}</ref>

== Jegyzetek ==
{{jegyzetek}}

== További információk ==
* [[Dávid Gyula (fizikus)|Dávid Gyula]]: A szilárd anyag szilárdítója - avagy univerzális elektronika. [http://www.mcse.hu/index.php?option=com_mediatar&task=show&archID=0457&Itemid=338 Lejátszás], [http://www.mcse.hu/index.php?option=com_mediatar&task=show&archID=0455&Itemid=338 Vetítés].

==Fordítás==
{{fordítás|en|Electron}}
{{Elemi részecske}}
{{Nemzetközi katalógusok}}

{{kiemelt}}

[[Kategória:Kémiai alapfogalmak]]
[[Kategória:A standard modell alapvető részecskéi]]
[[Kategória:Héjfizika]]
[[Kategória:Leptonok]]