Mostra la font per a Electró

{{Infotaula partícula
| imatge = Crookes tube-in use-lateral view-standing cross prPNr°11.jpg
|peu = La naturalesa de partícula de l'electró es va demostrar per primer cop amb un [[tub de Crookes]]. En aquesta il·lustració, un feix d'electrons projecta el perfil amb forma de creu de l'objectiu contra la cara del tub.<ref name="Dahl1997"/>
|composició = [[Partícula elemental]]<ref name="prl50"/>
|estadística = [[Fermió|Fermiònic]]
|grup = [[Leptó]]
|generació = Primera
|interacció = [[Gravitació|Gravitatòria]], [[Força de Lorentz|electromagnètica]], [[Força dèbil|dèbil]]
|antipartícula = [[Positró]] (també anomenat antielectró)
|teoritzada = [[Richard Laming]] (1838–1851),<ref name="farrar"/><br />[[George Johnstone Stoney]] (1874) i altres<ref name="arabatzis"/><ref name="buchwald1"/>
|descoberta = [[Joseph John Thomson]] (1897)<ref name="thomson"/>
|símbol = e<sup>-</sup>, β<sup>-</sup>
|massa = 9,109 382 91(40) × 10<sup>-31</sup> [[kg]]<ref name="2010 CODATA"/><br /><!--
 -->5,485 799 0946 × 10<sup>-4</sup> [[uma]]<ref name="2010 CODATA"/><br /><!--
 -->[1.822,888 4845(14)]<sup>−1</sup> uma<br /><!--
 -->0,510 998 928(11) [[Electró volt#Massa|MeV/c²]]<ref name="2010 CODATA"/>
| càrrega elèctrica = -1 ''[[càrrega elemental|e]]''<ref group=nota>La càrrega de l'electró és el valor negatiu de la [[càrrega elemental]]. El [[protó]] té una càrrega d'igual valor però positiva.</ref><br /><!--
 -->-1,602 176 565(35) × 10<sup>-19</sup> [[coulomb|C]]<ref name="2010 CODATA"/><br /><!--
 -->-4,803 204 51(10) × 10<sup>-10</sup> [[Statcoulomb|esu]]
|moment magnètic = {{gaps|−1,001|159|652|180|76(27)|u=[[Magnetó de Bohr|μ<sub>B</sub>]]}}<ref name="2010 CODATA"/>
|espín = {{frac|1|2}}
}}
L{{'}}'''electró''' ('''e<sup>−</sup>''' o '''β<sup>−</sup>''') és una [[partícula subatòmica]] amb una [[càrrega elèctrica elemental]] negativa. És un [[leptó]] de primera [[generació (física de partícules)|generació]]{{sfn|Miralles López|2023|p=200}} i, com que no té cap component o subestructura que es conegui, se sol considerar una [[partícula elemental]].{{sfn|Mazón|2020|p=41}} Té una [[massa invariant|massa]] que és aproximadament [[proporció entre les masses del protó i l'electró|1/1836 vegades]] la del [[protó]].<ref name=nist_codata_mu/> El [[moment angular]] ([[espín]]) intrínsec de l'electró és un valor semienter en unitats de [[constant de Planck|''ħ'']], la qual cosa significa que és un [[fermió]]. La seva [[antipartícula]] s'anomena [[positró]]: és idèntica excepte pel fet que té càrregues —entre elles, l'elèctrica del signe oposat. Quan [[anihilació partícula-antipartícula|un electró col·lideix amb un positró]], les dues partícules poden resultar totalment [[anihilació|anihilades]] i produir [[fotó|fotons]] de [[raigs gamma]].

Els electrons, que pertanyen a la primera [[generació (física de partícules)|generació]] de la família de partícules dels [[leptó|leptons]],<ref name="curtis74"/> participen en les [[interaccions fonamentals]] [[gravitació|gravitatòria]], [[força de Lorentz|electromagnètica]] i [[força nuclear feble|nuclear feble]].<ref name="anastopoulos1">{{ref-llibre| cognom = Anastopoulos | nom = C. | any = 2008 | títol = Particle Or Wave: The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics | url = http://books.google.cat/?id=rDEvQZhpltEC&pg=PA236 | pàgines = 236-237 | editorial = [[Princeton University Press]] | isbn = 0-691-13512-6}}</ref> Com tota la matèria, tenen propietats [[mecànica quàntica|mecanicoquàntiques]] tant [[dualitat ona-partícula|de partícules com d'ones]], de tal manera que poden col·lidir amb altres partícules i poden ser [[difracció|difractades]] com la llum. Aquesta dualitat es demostra d'una millor manera en experiments amb electrons a causa de la seva ínfima massa. Com que un electró és un fermió, de cap manera dos electrons poden ocupar el mateix estat quàntic, segons el [[principi d'exclusió de Pauli]].<ref name="curtis74"/>

El concepte d'una quantitat indivisible de càrrega elèctrica fou teoritzat per explicar les [[propietat química|propietats químiques]] dels [[àtoms]]; el primer a treballar-ho fou el filòsof naturalista britànic [[Richard Laming]] l'any 1838.<ref name="arabatzis"/> El nom «electró» per aquesta càrrega fou introduït el 1894 pel físic irlandès [[George Johnstone Stoney]]. L'electró fou identificat com una partícula l'any 1897 per [[Joseph John Thomson]] i el seu equip de físics britànics.<ref name="thomson"/><ref name="dahl">[[#refDahl1997|Dahl (1997:122-185).]]</ref><ref name="wilson"/>

En molts fenòmens físics, com ara l'[[electricitat]], el [[magnetisme]] o la [[conductivitat tèrmica]], els electrons tenen un paper essencial. Un electró que es mou en relació a un observador genera un [[camp elèctric]] i és desviat per camps magnètics externs. Quan s'accelera un electró, pot absorbir o radiar energia en forma de [[fotó|fotons]]. Els electrons, juntament amb [[nucli atòmic|nuclis atòmics]] formats de [[protó|protons]] i [[neutró|neutrons]], formen els àtoms; tanmateix, els electrons contribueixen amb menys d'un 0,06% a la massa total d'aquests. La mateixa [[llei de Coulomb|força de Coulomb]] que causa l'atracció entre protons i electrons també fa que els electrons quedin [[energia d'enllaç nuclear|enllaçats]]. L'intercanvi o compartició d'electrons entre dos o més àtoms és la causa principal de l'[[enllaç químic]].<ref name=Pauling/>

Els electrons poden ser creats mitjançant la [[desintegració beta]] d'[[radioisòtop|isòtops radioactius]] i en col·lisions d'alta energia com, per exemple, l'entrada d'un [[raig còsmic]] a l'atmosfera. D'altra banda, poden ser destruïts per anihilació amb positrons, i poden ser absorbits durant la [[nucleosíntesi estel·lar]]. Existeixen instruments de laboratori capaços de contenir i observar electrons individuals així com [[plasma (estat)|plasma d'electrons]]; a més, alguns [[telescopi]]s poden detectar plasma d'electrons a l'espai exterior. Els electrons tenen moltes aplicacions, entre elles l'[[electrònica]], la [[Soldadura per feix d'electrons|soldadura]], els [[tub de raigs catòdics|tubs de raigs catòdics]], els [[microscopi electrònic|microscopis electrònics]], la [[radioteràpia]], els [[làser d'electrons lliures|làsers]], els [[detector d'ionització gasosa|detectors d'ionització gasosa]] i els [[accelerador de partícules|acceleradors de partícules]].

== Història ==
{{Vegeu també|Història de l'electricitat}}
[[Fitxer:Amber hg.jpg|miniatura|[[Ambre]]]]
Els [[Grècia antiga|grecs antics]] es van adonar que l'[[ambre]] atreia petits objectes quan se'l fregava contra [[pelatge]]. Juntament amb el [[llamp]], aquest fenomen és una de les primeres experiències conegudes dels humans amb l'[[electricitat]].<ref>{{ref-llibre| cognom = Shipley | nom = J.T. | any = 1945 | títol = Dictionary of Word Origins | pàgines = 133
 | editorial = [[The Philosophical Library]] | isbn = 0-88029-751-4}}</ref> En el seu tractat de 1600 ''[[De Magnete]]'', el científic anglès [[William Gilbert]] va definir el terme [[neollatí]] ''electricus'' per referir-se a la propietat d'un objecte d'atraure petits objectes després de ser fregat.<ref>{{ref-llibre| cognom = Baigrie | nom = B. | any = 2006 | títol = Electricity and Magnetism: A Historical Perspective | url = http://books.google.cat/?id=3XEc5xkWxi4C&pg=PA7 | pàgines = 7-8 | editorial = [[Greenwood Publishing Group|Greenwood Press]] | isbn = 0-313-33358-0}}</ref> Tant les paraules «elèctric» com «electricitat» deriven del llatí ''electrum'', que al seu torn prové de la paraula grega «ήλεκτρον» («ēlektron»), que significa 'ambre'.

Als inicis dels anys 1700, [[Francis Hauksbee]] i [[Charles François de Cisternay du Fay]] van descobrir, cadascun per la seva banda, el que creien que eren dos tipus d'electricitat friccional: un generat pel fregament amb vidre, i l'altre pel fregament amb resina. A partir d'això, Du Fay va teoritzar que l'electricitat consistia en dos [[teories de l'èter|fluids elèctrics]], el «vitri» i el «resinós», que estaven separats per la fricció i que es neutralitzaven l'un a l'altre quan eren combinats.<ref>{{ref-llibre| cognom = Keithley | nom = J.F. | any = 1999 | títol = The Story of Electrical and Magnetic Measurements: From 500 B.C. to the 1940s | url = http://books.google.cat/?id=uwgNAtqSHuQC&pg=PR7 | editorial = [[IEEE|IEEE Press]] | pàgines = 15, 20 | isbn = 0-7803-1193-0}}</ref> Una dècada més tard, [[Benjamin Franklin]] proposà que l'electricitat no provenia de dos tipus diferents de fluid elèctric sinó d'un mateix fluid a [[pressió|pressions]] diferents; els donà la nomenclatura de [[càrrega elèctrica|càrrega]] moderna de «positiva» i «negativa», respectivament.<ref>{{ref-web|títol= Benjamin Franklin (1706–1790) | url = http://scienceworld.wolfram.com/biography/FranklinBenjamin.html |obra= [[ScienceWorld|Eric Weisstein's World of Biography]] |editor= [[Wolfram Research]]}}</ref> Franklin pensava que el portador de càrrega era positiu, però no va identificar correctament quina situació reflectia un excedent del portador de càrrega i quina era un dèficit.<ref>{{ref-llibre|cognom=Myers | nom = R.L. | any = 2006 | títol = The Basics of Physics | url = http://books.google.cat/books?id=KnynjL44pI4C&pg=PA242 | editorial = [[Greenwood Publishing Group]] | pàgines = 242 | isbn = 0-313-32857-9}}</ref>

Entre el 1838 i el 1851, el filòsof naturalista britànic [[Richard Laming]] va desenvolupar la idea que un àtom estava compost d'un nucli de matèria envoltat per partícules subatòmiques amb [[càrrega elèctrica]].<ref name="farrar">{{ref-publicació
 | cognom = Farrar | nom = W.V. | any = 1969 | article = Richard Laming and the Coal-Gas Industry, with His Views on the Structure of Matter | publicació = [[Annals of Science]] | volum = 25 | pàgines = 243-254 | doi =10.1080/00033796900200141 | exemplar = 3}}</ref> A partir del 1846, el físic alemany [[Wilhelm Eduard Weber|William Weber]] teoritzà que l'electricitat estava composta de fluids carregats positivament i negativament, i que la seva interacció estava governada per la [[llei de l'invers del quadrat]]. Més tard, després d'estudiar el fenomen de l'[[electròlisi]], el físic irlandès [[George Johnstone Stoney]] va suggerir que existia una «única quantitat definida d'electricitat», la càrrega d'un [[ió (física)|ió]] [[valència (química)|monovalent]]; fou capaç d'estimar el valor d'aquesta càrrega elemental ''e'' mitjançant les [[lleis de Faraday de l'electròlisi]].<ref>{{ref-publicació|cognom = Barrow | nom = J.D. | any = 1983 | article = Natural Units Before Planck | publicació = [[Astronomy & Geophysics|Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society]] | volum = 24 | pàgines = 24-26 | bibcode = 1983QJRAS..24...24B}}</ref> Tanmateix, Stoney creia que aquestes càrregues estaven lligades permanentment a àtoms i que no podien ser remogudes. El 1881, el físic alemany [[Hermann von Helmholtz]] argumentà que tant les càrregues positiva com negativa estaven dividides en parts elementals, cadascuna de les quals es comportava com a «àtoms d'electricitat».<ref name="arabatzis">{{ref-llibre| cognom = Arabatzis | nom = T. | any = 2006 | títol = Representing Electrons: A Biographical Approach to Theoretical Entities | url = http://books.google.cat/?id=rZHT-chpLmAC&pg=PA70 | pàgines = 70-74 | editorial = [[University of Chicago Press]] | isbn = 0-226-02421-0
}}</ref>

El 1894, Stoney va establir el terme anglès «electron» per descriure aquests canvis elementals: «[...] es feu una estimació de la quantitat real d'aquesta unitat d'electricitat fonamental, que és la més remarcable, per la qual m'he aventurat a suggerir el nom ''electron''».<ref>{{ref-publicació|cognom = Stoney | nom = G.J. | any = 1894 | article = Of the "Electron," or Atom of Electricity | publicació = [[Philosophical Magazine]] | volum = 38 | exemplar = 5 | pàgines = 418-420}}</ref> La paraula «electró», que deriva de l'anglès,<ref>{{GDLC|0048795|electró}}</ref> és una combinació de la paraula «electricitat» i del sufix grec ''–tron'' ('el mitjà pel qual es fa').

=== Descobriment ===
[[Fitxer:Cyclotron motion wider view.jpg|miniatura|Feix d'electrons desviats en un cercle mitjançant un camp magnètic<ref>{{ref-llibre| cognom = Born | nom = M. | cognom2 = Blin-Stoyle | nom2 = R.J. | cognom3 = Radcliffe | nom3 = J.M. | any = 1989 | títol = Atomic Physics | url = http://books.google.cat/?id=NmM-KujxMtoC&pg=PA26 | pàgines = 26 | editorial = [[Courier Dover]] | isbn = 0-486-65984-4}}</ref>]]

El físic alemany [[Johann Wilhelm Hittorf]] emprengué l'estudi de la [[conductivitat elèctrica]] de gasos enrarits. El 1869, va descobrir una brillantor emesa des del [[càtode]] que augmentava de mida quan el gas disminuïa de pressió. El 1876, el també físic alemany [[Eugen Goldstein]] va mostrar que els raigs d'aquesta brillantor projectaven una ombra, i va anomenar aquests raigs «[[raigs catòdics]]».<ref>[[#refDahl1997|Dahl (1997:55-58).]]</ref> Durant la dècada de 1870, el químic i físic anglès Sir [[William Crookes]] va desenvolupar el primer tub de raigs catòdics amb un [[buit|buit elevat]] (buit amb pressió en el rang de 100 [[Pascal (unitat)|mPa]] a 100 nPa).<ref name="dekosky">{{ref-publicació|cognom = DeKosky | nom = R.K. | any = 1983 | article = William Crookes and the quest for absolute vacuum in the 1870s | publicació = [[Annals of Science]] | volum = 40 | exemplar = 1 | pàgines = 1-18 | doi =10.1080/00033798300200101}}</ref> Llavors va mostrar que els raigs luminescents que apareixien dins del tub portaven energia i que anaven del càtode a l'ànode. A més a més, aplicant un camp magnètic, Crookes va ser capaç de desviar els rajos, amb la qual cosa demostrà que el feix es comportava com si estigués carregat negativament.<ref name="leicester">{{ref-llibre| cognom = Leicester | nom = H.M. | any = 1971 | títol = The Historical Background of Chemistry | url = http://books.google.cat/?id=aJZVQnqcwv4C&pg=PA221 | pàgines = 221-222 | editorial = [[Courier Dover]] | isbn = 0-486-61053-5}}</ref><ref>[[#refDahl1997|Dahl (1997:64-78).]]</ref> El 1879 va proposar que aquestes propietats es podien explicar amb el que ell anomenà «matèria radiant». Va suggerir que es tractava del quart estat de la matèria, que consistia en [[molècules]] carregades negativament que eren projectades a alta velocitat des del càtode.<ref>{{ref-publicació
 | cognom = Zeeman | nom = P. | any = 1907 | article = Sir William Crookes, F.R.S | url = http://books.google.cat/?id=UtYRAAAAYAAJ | publicació = [[Nature]] | volum = 77 | exemplar = 1984 | pàgines = 1-3 | doi = 10.1038/077001a0
|bibcode = 1907Natur..77....1C | cognom2 = Zeeman | nom2 = P.}}</ref>

El físic britànic nascut a Alemanya [[Arthur Shuster]] va continuar els experiments iniciats per Crookes col·locant plaques de metall paral·leles als raigs catòdics i aplicant un [[potencial elèctric]] entre elles. El camp desviava els raigs cap a la placa carregada positivament, la qual cosa evidenciava encara més que els rajos portaven una càrrega negativa. En mesurar la quantitat de desviació causada per un cert nivell de [[corrent elèctric]], el 1890 Schuster fou capaç de determinar la [[proporció massa-càrrega]] dels components dels raigs. Tanmateix, va aconseguir un valor que era més de mil vegades l'esperat, per la qual cosa, en aquella època, no es va donar gaire crèdit als seus càlculs.<ref name="leicester"/><ref>[[#refDahl1997|Dahl (1997:99).]]</ref>

El 1896, el físic britànic [[Joseph John Thomson]], juntament amb els seus col·legues [[John Sealy Edward Townsend|John Sealy Townsend]] i [[Harold Albert Wilson]],<ref name="dahl"/> va dur a terme experiments que indicaren que els raigs catòdics eren realment partícules independents i no pas ones, àtoms o molècules, tal com es creia anteriorment.<ref name="thomson"/> Thomson va fer bones estimacions tant de la càrrega ''e'' com de la massa ''m'', i trobà que les partícules dels raigs catòdics, que anomenava «corpuscles», potser tenien una mil·lèsima part de la massa de l'ió menys massiu conegut, l'[[ió hidrogen]].<ref name="thomson"/><ref name="wilson">
{{ref-llibre| cognom = Wilson | nom = R. | any = 1997 | títol = Astronomy Through the Ages: The Story of the Human Attempt to Understand the Universe | url = http://books.google.cat/?id=AoiJ3hA8bQ8C&pg=PA138 | pàgines = 138 | editorial = [[CRC Press]] | isbn = 0-7484-0748-0}}</ref> Va mostrar que la seva proporció càrrega-massa (''e''/''m'') era independent del material del càtode. Més tard va demostrar que les partícules carregades negativament produïdes per materials radioactius, per materials escalfats i per materials il·luminats eren universals.<ref name="thomson"/><ref>{{ref-web|cognom=Thomson |nom= J.J. |any= 1906 |títol= Nobel Lecture: Carriers of Negative Electricity | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-lecture.pdf |editor= [[Fundació Nobel]]}}</ref> El nom d'«electró» per aquestes partícules fou proposat de nou pel físic irlandès [[George Francis FitzGerald|George FitzGerald]] i, des de llavors, el mot ha aconseguit l'acceptació arreu.<ref name="leicester"/>

[[Fitxer:Millikan.jpg|miniatura|Robert Millikan mesurà amb precisió la càrrega de l'electró mitjançant el seu [[experiment de la gota d'oli]].]]

El 1896, mentre estudiava els minerals naturalment [[fluorescència|fluorescents]], el físic francès [[Henri Becquerel]] descobrí que aquests emetien radiació sense estar exposats a cap font d'energia externa. Aquests materials [[desintegració radioactiva|radioactius]] van esdevenir tema d'estudi d'interès de molts científics, entre ells el físic neozelandès [[Ernest Rutherford]], que va descobrir que emetien partícules. Va designar aquestes partícules «[[partícula alfa|alfa]]» i «[[partícula beta|beta]]» segons la seva capacitat de penetrar la matèria.<ref>{{ref-publicació|cognom = Trenn | nom = T.J. | any = 1976 | article = Rutherford on the Alpha-Beta-Gamma Classification of Radioactive Rays | publicació = [[Isis (diari)|Isis]] | volum = 67 | exemplar = 1 | pàgines = 61–75 | jstor = 231134 | doi = 10.1086/351545}}</ref> El 1900, Becquerel va demostrar que els raigs beta emesos pel [[radi (element)|radi]] podien ser desviats per un camp elèctric, i que la seva proporció massa-càrrega era la mateixa que la dels raigs catòdics.<ref>{{ref-publicació|cognom = Becquerel | nom = H. | any = 1900 | article = Déviation du Rayonnement du Radium dans un Champ Électrique | publicació = [[Comptes rendus de l'Académie des sciences]] | volum = 130 | pàgines = 809–815 |llengua=francès}}</ref> Aquesta evidència va reforçar la idea que els electrons existien en forma de components dels àtoms.<ref name="BaW9091">[[#refBaW2001|Buchwald and Warwick (2001:90–91).]]</ref><ref>{{ref-publicació|cognom = Myers | nom = W.G. | any = 1976 | article = Becquerel's Discovery of Radioactivity in 1896 | url = http://jnm.snmjournals.org/cgi/content/abstract/17/7/579 | publicació = [[Journal of Nuclear Medicine]] | volum = 17 | exemplar = 7 | pàgines = 579–582 | pmid = 775027}}</ref>

La càrrega de l'electró fou mesurada amb més cura pels físics estatunidencs [[Robert Millikan]] i [[Harvey Fletcher]] mitjançant el seu [[experiment de la gota d'oli]] (1909), els resultats del qual foren publicats el 1911. Aquest experiment feia servir un camp elèctric per evitar que una gota d'oli carregada caigués com a resultat de la gravetat. L'aparell era capaç de mesurar la càrrega elèctrica tan petita com d'1-150 ions amb un marge d'error del 0,3%. Alguns experiments similars havien estat duts a terme anteriorment per l'equip de Thomson<ref name="thomson"/> fent servir núvols de gotes d'aigua carregades generats per electròlisi,<ref name="dahl"/> i el mateix 1911 per [[Abram Ioffe]] el qual, de manera independent, va obtenir el mateix resultat que Millikan fent servir micropartícules de metalls carregades; va publicar els seus resultats el 1913.<ref>{{ref-publicació|cognom = Kikoin | nom = I.K. | cognom2 = Sominskiĭ | nom2 = I.S. | any = 1961 | article = Abram Fedorovich Ioffe (on his eightieth birthday) | publicació = [[Uspekhi Fizítxeskih Naük]] | volum = 3 | pàgines = 798–809 | doi = 10.1070/PU1961v003n05ABEH005812|bibcode = 1961SvPhU...3..798K | exemplar = 5}} Publicació original en rus: {{ref-publicació|cognom = Кикоин | nom = И.К. | cognom2 = Соминский | nom2 = М.С. | any = 1960 | article = Академик А.Ф. Иоффе | url = http://ufn.ru/ufn60/ufn60_10/Russian/r6010e.pdf | publicació = Успехи Физических Наук | volum = 72 | exemplar = 10 | pàgines = 303–321}}</ref> Tanmateix, les gotes d'oli eren més estables que les d'aigua perquè la seva taxa d'evaporació és menor, la qual cosa feia que fossin més adequades per dur a terme aquest tipus d'experiments que duraven llargs períodes.<ref>{{ref-publicació|cognom = Millikan | nom = R.A. | any = 1911 | article = The Isolation of an Ion, a Precision Measurement of its Charge, and the Correction of Stokes' Law | publicació = [[Physical Review]] | volum = 32 | exemplar = 2 | pàgines = 349–397 | doi = 10.1103/PhysRevSeriesI.32.349|bibcode = 1911PhRvI..32..349M}}</ref>

Cap al començament del {{segle|XX}} es va descobrir que, sota certes condicions, una partícula carregada que es movia ràpidament causava una condensació de vapor d'aigua [[supersaturació|supersaturat]] al llarg del seu camí. El 1911, [[Charles Thomson Rees Wilson|Charles Wilson]] va fer servir aquest principi per concebre la seva [[cambra de boira]], la qual permetia fotografiar els camins traçats per càrregues carregades tals com electrons.<ref>{{ref-publicació|cognom = Das Gupta | nom = N.N. | cognom2 = Ghosh | nom2 = S.K. | any = 1999 | article = A Report on the Wilson Cloud Chamber and Its Applications in Physics | publicació = [[Reviews of Modern Physics]] | volum = 18 | pàgines = 225–290 | doi = 10.1103/RevModPhys.18.225| bibcode=1946RvMP...18..225G
 | exemplar = 2}}</ref>

=== Teoria atòmica ===
[[Fitxer:Bohr atom model (mul).svg|miniatura|El [[model de Bohr|model de Bohr de l'àtom]], que mostra els estats d'un electró amb energia [[nombre quàntic|quantificada]] pel nombre ''n''. Un electró que cau a una òrbita inferior emet un fotó igual a la diferència d'energia entre les òrbites.]]
L'any 1914, els experiments duts a terme fins a aquell moment pels físics Ernest Rutherford, [[Henry Moseley]], [[James Franck]] i [[Gustav Ludwig Hertz|Gustav Hertz]] ja havien establert en gran manera l'estructura de l'àtom com un [[nucli atòmic|nucli]] dens de càrrega positiva envoltat per electrons de massa reduïda.<ref name="smirnov"/> El 1913, el físic danès [[Niels Bohr]] va postular que els electrons residien en estats d'energia quantificats; segons ell, aquesta energia estava determinada pel moment angular de les òrbites de l'electró al voltant del nucli. Els electrons es podien moure entre aquests estats (o òrbites) mitjançant l'emissió o absorció de fotons a freqüències específiques. Per mitjà d'aquestes òrbites quantificades, Bohr va explicar les [[línia espectral|línies espectrals]] de l'àtom d'[[hidrogen]].<ref>{{ref-web|cognom=Bohr |nom= N. |any= 1922 |títol= Nobel Lecture: The Structure of the Atom | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1922/bohr-lecture.pdf |editor= [[Fundació Nobel]]}}</ref> Tanmateix, el model de Bohr fallava en la justificació de les intensitats relatives de les línies espectrals, i tampoc tingué èxit per explicar els espectres d'àtoms més complexos.<ref name="smirnov">{{ref-llibre| cognom = Smirnov | nom = B.M. | any = 2003 | títol = Physics of Atoms and Ions | url = http://books.google.cat/?id=I1O8WYOcUscC&pg=PA14 | pàgines = 14–21 | editorial = [[Springer Science+Business Media|Springer]] | isbn = 0-387-95550-X}}</ref>

Els enllaços químics entre àtoms foren explicats per [[Gilbert Newton Lewis]], que l'any 1916 proposà que un [[enllaç covalent]] entre dos àtoms es manté per un parell d'electrons compartits entre ells.<ref>{{ref-publicació|cognom = Lewis | nom = G.N. | any = 1916 | article = The Atom and the Molecule | publicació = [[Journal of the American Chemical Society]] | volum = 38 | exemplar = 4 | pàgines = 762–786 | doi = 10.1021/ja02261a002}}</ref> Més tard, el 1923, [[Walter Heitler]] i [[Fritz London]] van donar una explicació completa sobre la formació de parells d'electrons i els enllaços químics en termes [[mecànica quàntica|mecanicoquàntics]].<ref name=Arabatzis>{{ref-publicació|cognom = Arabatzis | nom = T. | cognom2 = Gavroglu | nom2 = K. | any = 1997 | article = The chemists' electron | publicació = [[European Journal of Physics]] | volum = 18 | pàgines = 150–163
 | doi = 10.1088/0143-0807/18/3/005|bibcode = 1997EJPh...18..150A | exemplar = 3}}</ref> El 1919, el químic americà [[Irving Langmuir]] amplià el model estàtic de l'àtom de Lewis i suggerí que tots els electrons eren distribuïts en «capes esfèriques successives (gairebé) concèntriques, totes de gruix idèntic».<ref>{{ref-publicació|cognom = Langmuir | nom = I. | any = 1919
 | article = The Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules | publicació = [[Journal of the American Chemical Society]] | volum = 41 | exemplar = 6 | pàgines = 868–934 | doi = 10.1021/ja02227a002}}</ref> Aquestes capes es trobaven, segons Langmuir, dividides en un nombre de cel·les cadascuna de les quals contenia un parell d'electrons. Amb aquest model, el científic americà va ser capaç d'explicar qualitativament les [[propietats químiques]] de tots els elements de la [[taula periòdica]],<ref name=Arabatzis/> que ja se sabia que s'assemblaven entre ells segons la [[llei periòdica]] formulada per [[Dmitri Mendeléiev]].<ref>{{ref-llibre| cognom = Scerri | nom = E.R. | any = 2007 | títol = The Periodic Table | url = http://books.google.cat/?id=SNRdGWCGt1UC&pg=PA205 | pàgines = 205–226 | editorial = [[Oxford University Press]] | isbn = 0-19-530573-6}}</ref>

El 1924, el físic austríac [[Wolfgang Pauli]] observà que la possible estructura en capes de l'àtom es podria explicar amb un conjunt de quatre paràmetres que definien cada estat quàntic d'energia, sempre que cada estat fos habitat per no més d'un electró.<ref group="nota">Aquesta restricció que determina que no més d'un electró pot ocupar el mateix estat d'energia quàntic es coneix com el [[principi d'exclusió de Pauli]].</ref><ref>{{ref-llibre| cognom = Massimi | nom = M. | any = 2005 | títol = Pauli's Exclusion Principle, The Origin and Validation of a Scientific Principle | url = http://books.google.cat/?id=YS91Gsbd13cC&pg=PA7 | pàgines = 7–8 | editorial = [[Cambridge University Press]] | isbn = 0-521-83911-4}}</ref> El mecanisme físic per explicar el quart paràmetre, que tenia dos possibles valors, fou proveït pels físics neerlandesos [[Samuel Goudsmit]] i [[George Uhlenbeck]]. El 1925, Goudsmit i Uhlenbeck van suggerir que un electró, addicionalment al moment angular de la seva òrbita, posseeix un moment angular intrínsec i un [[moment dipolar magnètic]].<ref name="smirnov"/><ref>{{ref-publicació|cognom = Uhlenbeck | nom = G.E. | cognom2 = Goudsmith | nom2 = S. | any = 1925 | article = Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons | publicació = [[Naturwissenschaften|Die Naturwissenschaften]] | volum = 13 | exemplar = 47 | bibcode = 1925NW.....13..953E|doi = 10.1007/BF01558878 | pàgines = 953 |llengua=alemany}}</ref> El moment angular intrínsec esdevingué més tard conegut com a [[espín]], i explicava l'anteriorment misteriosa separació de les línies espectrals observades amb un [[espectròmetre]] d'alta precisió; aquest fenomen és conegut com a [[desdoblament d'estructura fina]].<ref>{{ref-publicació|cognom = Pauli | nom = W. | any = 1923 | article = Über die Gesetzmäßigkeiten des anomalen Zeemaneffektes | publicació = [[European Physical Journal|Zeitschrift für Physik]] | volum = 16 | exemplar = 1 | pàgines = 155–164 | bibcode = 1923ZPhy...16..155P | doi = 10.1007/BF01327386 |llengua=alemany}}</ref>

=== Mecànica quàntica ===
{{Vegeu també|Història de la mecànica quàntica}}
En la seva dissertació de 1924 ''Recherches sur la théorie des quanta'' ('Recerca sobre la teoria quàntica'), el físic francès [[Louis de Broglie]] va fer la hipòtesi que tota la matèria posseeix una [[ona de De Broglie]] similar a la [[llum]].<ref name="de_broglie">{{ref-web|cognom=de Broglie |nom= L. |any= 1929 |títol= Nobel Lecture: The Wave Nature of the Electron | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1929/broglie-lecture.pdf |editor= [[Fundació Nobel]]}}</ref> És a dir, en unes condicions apropiades, els electrons i la resta de matèria mostrarien propietats bé de partícules o bé d'ones. Les [[teoria corpuscular de la llum|propietats corpusculars]] d'una partícula es fan evidents quan es demostra que té una posició localitzada en l'espai al llarg de la seva trajectòria en qualsevol moment.<ref>{{ref-llibre| cognom = Falkenburg | nom = B. | any = 2007 | títol = Particle Metaphysics: A Critical Account of Subatomic Reality | url = http://books.google.cat/?id=EbOz5I9RNrYC&pg=PA85 | pàgines = 85 | editorial = [[Springer Science+Business Media|Springer]] | isbn = 3-540-33731-8}}</ref> S'observa la naturalesa en forma d'ones de la llum, per exemple, quan un feix d'aquesta passa a través d'escletxes paral·leles i crea patrons d'[[interferència (ones)|interferència]]. El 1927, l'efecte d'interferència fou demostrat amb un feix d'electrons pel físic anglès [[George Paget Thomson]] amb un film prim de metall i pels físics americans [[Clinton Davisson]] i [[Lester Halbert Germer|Lester Germer]] fent servir un cristall de [[níquel]].<ref>{{ref-web|cognom=Davisson |nom= C. |any= 1937 |títol= Nobel Lecture: The Discovery of Electron Waves | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1937/davisson-lecture.pdf |editor= [[Fundació Nobel]]}}</ref>

[[Fitxer:Orbital s1.png|miniatura|En mecànica quàntica, el comportament d'un electró en un àtom es descriu per un [[orbital atòmic|orbital]], que és una distribució de probabilitat més que no pas una òrbita. A la figura, l'ombrejat indica la probabilitat relativa de "trobar" l'electró en aquest punt quan es té l'energia corresponent als [[nombre quàntic|nombres quàntics]] donats.]]

L'èxit de la predicció de Broglie va menar a la publicació l'any 1926 de l'[[equació de Schrödinger]] per [[Erwin Schrödinger]], la qual descriu com es propaguen les ones d'electrons.<ref>{{ref-publicació|cognom = Schrödinger | nom = E. | any = 1926 | article = Quantisierung als Eigenwertproblem | publicació = [[Annalen der Physik]] | volum = 385 | exemplar = 13 | pàgines = 437–490 | bibcode = 1926AnP...385..437S | doi = 10.1002/andp.19263851302 |llengua=alemany}}</ref> En comptes de donar una solució que determina la localització d'un electró al llarg del temps, aquesta equació d'ona es pot fer servir per predir la probabilitat de trobar un electró prop d'una posició. Aquest enfocament rebé posteriorment el nom de «[[mecànica quàntica]]»; es tractava d'una aproximació extremament precisa dels estats d'energia d'un electró en un àtom d'hidrogen.<ref>{{ref-llibre| cognom = Rigden | nom = J.S. | any = 2003 | títol = Hydrogen | url = http://books.google.cat/?id=FhFxn_lUvz0C&pg=PT66 | editorial = [[Harvard University Press]] | pàgines = 59–86 | isbn = 0-674-01252-6}}</ref> Quan es van considerar l'espín i la interacció entre diversos electrons, la mecànica quàntica permeté predir amb èxit la configuració d'electrons d'àtoms de nombre atòmic més alt que el de l'hidrogen.<ref>{{ref-llibre| cognom = Reed | nom = B.C. | any = 2007 | títol = Quantum Mechanics | url = http://books.google.cat/?id=4sluccbpwjsC&pg=PA275 | pàgines = 275–350 | editorial = [[Jones & Bartlett Learning|Jones & Bartlett Publishers]] | isbn = 0-7637-4451-4}}</ref>

El 1928, treballant sobre l'obra de Wolfgang Pauli, el britànic-suís [[Paul Dirac]] va concebre un model de l'electró, l'[[equació de Dirac]], consistent amb la [[teoria de la relativitat]]. Dirac aplicà consideracions relativistes i simètriques a la formulació [[Hamiltonià (mecànica quàntica)|hamiltoniana]] de la mecànica quàntica del camp electromagnètic.<ref>{{ref-publicació|cognom = Dirac | nom = P.A.M. | any = 1928 | article = The Quantum Theory of the Electron | publicació = Proceedings of the Royal Society of London A | volum = 117 | exemplar = 778 | pàgines = 610–624 | doi = 10.1098/rspa.1928.0023|bibcode = 1928RSPSA.117..610D}}</ref> Per poder resoldre alguns problemes de la seva equació relativista, el 1930 Dirac va desenvolupar un model del buit com un «mar» infinit de partícules d'energia negativa, el qual fou anomenat [[mar de Dirac]]. Tot plegat feu que Dirac fos capaç de predir l'existència del [[positró]], l'homòleg en l'[[antimatèria]] de l'electró.<ref>{{ref-web|cognom=Dirac |nom= P.A.M. |any= 1933 |títol= Nobel Lecture: Theory of Electrons and Positrons | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1933/dirac-lecture.pdf |editor= [[Fundació Nobel]]}}</ref> Aquesta partícula fou descoberta el 1932 per [[Carl David Anderson]], el qual va proposar que els electrons estàndard s'anomenessin «negatrons» i que el terme «electró» es fes servir com un terme genèric per descriure les variants carregades tant positivament com negativament.

El 1947, [[Willis Eugene Lamb]] va trobar, mentre treballava en col·laboració amb l'estudiant de postgrau Robert Rutherford, que certs estats quàntics de l'àtom d'hidrogen que haurien de tenir la mateixa energia es trobaven desplaçats els uns respecte dels altres; aquesta diferència s'anomena [[desplaçament de Lamb]]. Gairebé al mateix temps, [[Polykarp Kusch]], que treballava amb [[Henry Michael Foley]], va descobrir que el moment magnètic de l'electró és lleugerament major que el que predigué Dirac amb la seva teoria. Aquesta petita diferència s'anomenà a posteriori [[moment dipolar magnètic anòmal]] de l'electró. La diferència fou explicada més tard per la teoria de l'[[electrodinàmica quàntica]] desenvolupada per [[Sin-Itiro Tomonaga]], [[Julian Schwinger]] i [[Richard Feynman]] en diverses publicacions entre 1946 i 1949.<ref>{{ref-web|títol= The Nobel Prize in Physics 1965 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1965/ |editor= [[Fundació Nobel]]}}</ref>

=== Acceleradors de partícules ===
Amb el desenvolupament de l'[[accelerador de partícules]] durant la primera meitat del {{segle|XX}}, els físics van començar a entrar més a fons en les propietats de les [[partícula subatòmica|partícules subatòmiques]].<ref>{{ref-publicació|cognom = Panofsky | nom = W.K.H. | any = 1997 | article = The Evolution of Particle Accelerators & Colliders | url = http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/27/1/27-1-panofsky.pdf | publicació = [[Beam Line]] | volum = 27 |exemplar=1 | pàgines = 36–44 | editorial = [[Universitat Stanford]]}}</ref> El primer intent amb èxit d'accelerar electrons utilitzant la [[inducció electromagnètica]] fou dut a terme el 1942 per [[Donald Kerst]]. El seu [[betatró]] inicial assolia energies de 2,3 MeV, mentre que els betatrons posteriors podien arribar fins a 300 MeV. El 1947 es descobrí la [[radiació de sincrotró]] gràcies a un sincrotró d'electrons de 70 MeV de [[General Electric]]; aquesta radiació era causada per l'acceleració d'electrons a través d'un camp magnètic movent-se prop de la [[velocitat de la llum]].<ref>{{ref-publicació|cognom = Elder | nom = F.R. | coautors = ''et al.'' | any = 1947 | article = Radiation from Electrons in a Synchrotron | publicació = [[Physical Review]] | volum = 71 | exemplar = 11 | pàgines = 829–830 | doi = 10.1103/PhysRev.71.829.5|bibcode = 1947PhRv...71..829E}}</ref>

Amb una energia del feix d'1,5 GeV, el primer [[col·lisionador]] de partícules d'alta energia fou l'[[ADONE]], que començà a operar l'any 1968.<ref>{{ref-llibre| cognom = Hoddeson | nom = L. | coautors = ''et al.'' | any = 1997 | títol = The Rise of the Standard Model: Particle Physics in the 1960s and 1970s | url = http://books.google.cat/?id=klLUs2XUmOkC&pg=PA25 | pàgines = 25–26 | editorial = [[Cambridge University Press]] | isbn = 0-521-57816-7}}</ref> Aquest aparell accelerava els electrons i els positrons en direccions oposades de tal manera que doblava l'energia de la seva col·lisió respecte al xoc d'un electró amb un objectiu estàtic.<ref>{{ref-publicació|cognom = Bernardini | nom = C. | any = 2004 | article = AdA: The First Electron–Positron Collider | publicació = [[Physics in Perspective]] | volum = 6 | exemplar = 2 | pàgines = 156–183 | bibcode = 2004PhP.....6..156B | doi = 10.1007/s00016-003-0202-y}}</ref> El [[Large Electron-Positron Collider]] (LEP) del [[CERN]], que estigué actiu del 1989 al 2000, va aconseguir energies de col·lisió de 209 GeV i va dur a terme importants mesures pel [[model estàndard de física de partícules]].<ref>{{ref-web|any= 2008 |títol= Testing the Standard Model: The LEP experiments | url = http://public.web.cern.ch/PUBLIC/en/Research/LEPExp-en.html |editor= [[CERN]]}}</ref><ref>{{ref-publicació | any = 2000 | article = LEP reaps a final harvest | url = http://cerncourier.com/cws/article/cern/28335 | publicació = [[CERN Courier]] | volum = 40 | exemplar = 10 | arxiudata = 2010-11-21 | consulta = 2012-12-04 | arxiuurl = https://web.archive.org/web/20101121031107/http://cerncourier.com/cws/article/cern/28335 }}</ref>

=== Confinament d'electrons individuals ===
Actualment es poden confinar electrons individuals en transistors CMOS ultrapetits (L=20 nm, W=20 nm) que operen a temperatures criogèniques (del rang de 4 [[kelvin|K]] a 15 [[kelvin|K]]).<ref>{{ref-publicació|cognom = Prati | nom = E. | cognom2 = De Michielis | nom2 = M. | cognom3 = Belli | nom3 = M. |coautors=et al| doi = 10.1088/0957-4484/23/21/215204 | article = Few electron limit of n-type metal oxide semiconductor single electron transistors | publicació = Nanotechnology | volum = 23 | exemplar = 21 | pàgines = 215204 | any = 2012 | pmid = 22552118}}</ref> La funció d'ona de l'electró s'estén en una retícula semiconductora i interacciona de manera negligible amb la banda de valència dels electrons, de tal manera que es pot tractar dins del formalisme de partícula simple reemplaçant la seva massa amb el [[tensor de massa efectiva]].

== Característiques ==
[[Fitxer:Standard Model of Elementary Particles-ca.svg|miniatura|upright=1.8|Model estàndard de les partícules elementals. L'electró es troba a la cantonada inferior esquerra.]]

=== Classificació ===
En el model estàndard de física de partícules, els electrons pertanyen al grup de partícules subatòmiques anomenat [[leptó|leptons]], que es creu que són les [[partícula elemental|partícules elementals]] fonamentals. Els electrons tenen la massa més petita de qualsevol leptó amb càrrega (i també de qualsevol partícula carregada de qualsevol tipus) i pertanyen a la primera [[generació (física de partícules)|generació]] de partícules fonamentals.<ref>{{ref-publicació|cognom = Frampton | nom = P.H. | any = 2000 | article = Quarks and Leptons Beyond the Third Generation | publicació = [[Physics Reports]] | volum = 330 | pàgines = 263–348 | doi = 10.1016/S0370-1573(99)00095-2|arxiv = hep-ph/9903387 |bibcode = 2000PhR...330..263F | cognom2 = Hung | nom2 = P.Q. | cognom3 = Sher | nom3 = Marc | exemplar = 5–6}}</ref> La segona i tercera generacions contenen leptons carregats, el [[muó]] i el [[leptó tau|tau]], que són idèntics a l'electró pel que fa a la càrrega, l'espín i les interaccions, però tenen més massa. Els leptons difereixen dels altres constituents bàsics de la matèria, els [[quarks]], per la seva manca d'[[Força nuclear forta|interacció forta]]. Tots els membres del grup dels leptons són [[fermió|fermions]], perquè tots ells tenen un espín semienter; l'electró té un espín de {{frac|1|2}}.<ref name="raith">{{ref-llibre| cognom = Raith | nom = W. | cognom2 = Mulvey | nom2 = T. | any = 2001 | títol = Constituents of Matter: Atoms, Molecules, Nuclei and Particles | pàgines = 777–781 | editorial = [[CRC Press]] | isbn = 0-8493-1202-7}}</ref>

=== Propietats fonamentals ===
La [[massa invariant]] d'un electró és aproximadament de [[ordres de magnitud (massa)|9,109 × 10<sup>-31</sup>]] kg<ref name="CODATA"/> o, equivalentment, de 5,489 × 10<sup>-4</sup> [[uma]]. Segons el principi d'[[equivalència massa-energia]] d'[[Albert Einstein|Einstein]], aquesta massa correspon a una energia en repòs de [[ordres de magnitud (energia)|0,511 MeV]]. La proporció entre la massa d'un protó i la d'un electró és aproximadament de 1836 a 1.<ref name=nist_codata_mu>{{ref-web|títol= CODATA value: proton-electron mass ratio | url = http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme |obra= 2006 CODATA recommended values |editor= [[National Institute of Standards and Technology]]}}</ref><ref>{{ref-llibre| cognom = Zombeck | nom = M.V. | any = 2007 | títol = Handbook of Space Astronomy and Astrophysics | url = http://books.google.cat/?id=tp_G85jm6IAC&pg=PA14 | edició =3a ed.| pàgines = 14 | editorial = [[Cambridge University Press]] | isbn = 0-521-78242-2}}</ref> Mesures astronòmiques demostren que la [[proporció entre les masses del protó i l'electró]] ha mantingut el mateix valor durant com a mínim la meitat de l'[[edat de l'Univers]], tal com prediu el model estàndard.<ref>{{ref-publicació|cognom = Murphy | nom = M.T. | coautors = ''et al.'' | any = 2008 | article = Strong Limit on a Variable Proton-to-Electron Mass Ratio from Molecules in the Distant Universe | url = http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/320/5883/1611 | publicació = [[Science]] | volum = 320 | exemplar = 5883 | pàgines = 1611-1613 | doi = 10.1126/science.1156352 | pmid = 18566280|bibcode = 2008Sci...320.1611M |arxiv = 0806.3081}}</ref>

L'electró té una càrrega elèctrica de -1,602 × 10<sup>-19</sup> [[coulomb|C]];<ref name="CODATA">La font original de CODATA és {{ref-publicació|cognom = Mohr | nom = P.J. | cognom2 = Taylor | nom2 = B.N. | cognom3 = Newell | nom3 = D.B. | any = 2006 | article = CODATA recommended values of the fundamental physical constants | publicació = [[Reviews of Modern Physics]] | volum = 80 | pàgines = 633–730 | doi = 10.1103/RevModPhys.80.633 | bibcode=2008RvMP...80..633M | exemplar = 2|arxiv = 0801.0028}}. Les constants físiques individuals de CODATA estan disponibles a: {{ref-web| url = http://physics.nist.gov/cuu/ |títol= The NIST Reference on Constants, Units and Uncertainty |editor= [[National Institute of Standards and Technology]]}}</ref> aquesta càrrega es fa servir com a unitat estàndard de càrrega de les partícules subatòmiques. Dins dels límits de la precisió experimental, la càrrega de l'electró és idèntica a la del protó però amb el signe oposat.<ref>{{ref-publicació|cognom = Zorn | nom = J.C. | cognom2 = Chamberlain | nom2 = G.E. | cognom3 = Hughes | nom3 = V.W. | any = 1963 | article = Experimental Limits for the Electron-Proton Charge Difference and for the Charge of the Neutron | publicació = [[Physical Review]] | volum = 129 | exemplar = 6 | pàgines = 2566–2576 | doi = 10.1103/PhysRev.129.2566|bibcode = 1963PhRv..129.2566Z}}</ref> Com que el símbol ''e'' es fa servir per a la [[càrrega elemental]], l'electró se sol simbolitzar per e<sup>-</sup> (el símbol - indica la càrrega negativa). El positró se simbolitza per e<sup>-+</sup> perquè té les mateixes propietats que l'electró però càrrega positiva.<ref name="raith"/><ref name="CODATA"/>

L'[[espín]] (moment angular intrínsec) de l'electró és de {{frac|1|2}}.<ref name="CODATA"/> Aquesta propietat se sol indicar referint-se a l'electró com una partícula [[espín-½|espín-{{frac|1|2}}]].<ref name="raith"/> Per aquest tipus de partícules, la magnitud d'espín és {{frac|{{radical|3}}|2}} ''ħ'',<ref group=nota>Aquesta magnitud s'obté a partir del nombre quàntic de l'espín de la següent manera:
:<math>\begin{alignat}{2}
 S & = \sqrt{s(s + 1)} \cdot \frac{h}{2\pi} & = \frac{\sqrt{3}}{2} \hbar \\
\end{alignat}</math>
Pel nombre quàntic ''s'' = {{frac|1|2}}.<br /><br />
Vegeu: {{ref-llibre| cognom = Gupta | nom = M.C. | any = 2001 | títol = Atomic and Molecular Spectroscopy | url = http://books.google.cat/?id=0tIA1M6DiQIC&pg=PA81 | pàgines = 81 | editorial = [[New Age Publishers]] | isbn = 81-224-1300-5}}</ref> i el resultat de la mesura de la [[projecció (matemàtiques)|projecció]] de l'espín sobre qualsevol eix només pot ser ±{{frac|''ħ''|2}}. De manera addicional a l'espín, l'electró té un [[moment dipolar magnètic de l'electró|moment magnètic]] al llarg del seu eix<ref name="CODATA"/> que és aproximadament un [[magnetó de Bohr]],<ref name=Hanneke/><ref group="nota">Magnetó de Bohr:
:<math>\textstyle\mu_{\mathrm{B}}=\frac{e\hbar}{2m_{\mathrm{e}}}</math></ref> el qual és una constant física que equival a 9,27400915(23) × 10<sup>-24</sup> [[joules]] per [[tesla (unitat)|tesla]].<ref name="CODATA"/> L'orientació de l'espín respecte al moment de l'electró defineix la propietat de les partícules elementals coneguda com a [[helicitat (física de partícules)|helicitat]].<ref name="anastopoulos">{{ref-llibre| cognom = Anastopoulos | nom = C. | any = 2008 | títol = Particle Or Wave: The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics | url = http://books.google.cat/?id=rDEvQZhpltEC&pg=PA261 | editorial = [[Princeton University Press]] | pàgines = 261–262 | isbn = 0-691-13512-6}}</ref>

L'electró no té cap [[preó|subestructura]] coneguda.<ref name="prl50">{{ref-publicació|cognom = Eichten | nom = E.J. | cognom2 = Peskin | nom2 = M.E. | cognom3 = Peskin | nom3 = M. | any = 1983 | article = New Tests for Quark and Lepton Substructure | publicació = [[Physical Review Letters]] | volum = 50 | pàgines = 811–814 | exemplar = 11 | doi = 10.1103/PhysRevLett.50.811 | bibcode=1983PhRvL..50..811E}}</ref><ref>{{ref-publicació|cognom = Gabrielse | nom = G. | coautors = ''et al.'' | any = 2006 | article = New Determination of the Fine Structure Constant from the Electron ''g'' Value and QED | publicació = [[Physical Review Letters]] | volum = 97 | pàgines = 030802(1–4) | doi = 10.1103/PhysRevLett.97.030802| bibcode=2006PhRvL..97c0802G | exemplar = 3
}}</ref> És per això que es defineix com una [[partícula puntual]] amb càrrega puntual i sense extensió espacial.<ref name="curtis74">{{ref-llibre| cognom = Curtis | nom = L.J. | any = 2003 | títol = Atomic Structure and Lifetimes: A Conceptual Approach | url = http://books.google.cat/?id=KmwCsuvxClAC&pg=PA74 | pàgines = 74 | editorial = [[Cambridge University Press]] | isbn = 0-521-53635-9}}</ref> Si s'observa un sol electró mitjançant una [[trampa de Penning]], es pot veure que el límit superior del radi de la partícula és de 10<sup>−22</sup> metres.<ref>{{ref-publicació|cognom = Dehmelt | nom = H. | any = 1988 | article = A Single Atomic Particle Forever Floating at Rest in Free Space: New Value for Electron Radius | publicació = [[Physica Scripta]] | volum = T22 | pàgines = 102–10 | doi = 10.1088/0031-8949/1988/T22/016|bibcode = 1988PhST...22..102D}}</ref> Existeix una constant física anomenada [[radi clàssic de l'electró]], d'un valor molt més gran (2,8179 × 10<sup>-15</sup> m); tanmateix, la terminologia prové d'un càlcul simplificat que ignora els efectes de la [[mecànica quàntica]]. En realitat, l'anomenat radi clàssic de l'electró té poc a veure amb l'estructura fonamental verdadera d'aquesta partícula.<ref>{{ref-llibre | cognom = Meschede | nom = D. | any = 2004 | títol = Optics, light and lasers: The Practical Approach to Modern Aspects of Photonics and Laser Physics | url = http://books.google.cat/?id=PLISLfBLcmgC&pg=PA168 | editorial = [[Wiley-VCH]] | pàgines = 168 | isbn = 3-527-40364-7}}{{Enllaç no actiu|bot=InternetArchiveBot |data=2021}}</ref><ref group=nota>El radi clàssic de l'electró s'obté de la manera següent: s'assumeix que la càrrega de l'electró està distribuïda uniformement en un volum esfèric. Com que una part de l'esfera repel·liria les altres parts, l'esfera conté energia potencial electroestàtica. Aquesta energia és igual a l'[[energia en repòs]] de l'electró, definida per la [[relativitat especial]] (''E'' = ''mc''²).<br />
A partir de la teoria de l'[[electroestàtica]], l'[[energia potencial]] d'una esfera de radi ''r'' i càrrega ''e'' ve donada per:

:<math>E_{\mathrm p} = \frac{e^2}{8\pi \varepsilon_0 r}</math>

On ''ε''<sub>0</sub> és la [[permitivitat del buit]]. Per un electró de massa en repòs ''m''<sub>0</sub>, l'energia en repòs equival a:

:<math>\textstyle E_{\mathrm p} = m_0 c^2</math>

On ''c'' és la velocitat de la llum en el buit. Igualant les expressions i aïllant ''r'' s'obté el radi clàssic de l'electró.<br /><br />
Vegeu: {{ref-llibre| cognom = Haken | nom = H. | cognom2 = Wolf | nom2 = H.C. | cognom3 = Brewer | nom3 = W.D. | any = 2005 | títol = The Physics of Atoms and Quanta: Introduction to Experiments and Theory | url = http://books.google.cat/?id=SPrAMy8glocC&pg=PA70 | editorial = [[Springer Science+Business Media|Springer]] | pàgines = 70 | isbn = 3-540-67274-5}}</ref>

Hi ha [[partícula elemental|partícules elementals]] que es [[desintegració de partícules|desintegren]] espontàniament en partícules menys massives. Un exemple és el [[muó]], el qual es desintegra en un electró, un [[neutrí]] i un [[antineutrí]], i que té una [[vida mitjana]] de 2,2 × 10<sup>-6</sup> segons. Tanmateix, es creu que l'electró és estable en terrenys teòrics: l'electró és la partícula de menys massa amb una càrrega elèctrica diferent de zero, per la qual cosa la seva desintegració violaria la [[conservació de càrrega]].<ref>{{ref-publicació|cognom = Steinberg | nom = R.I. | coautors = ''et al.'' | any = 1999 | article = Experimental test of charge conservation and the stability of the electron | publicació = [[Physical Review D]] | volum = 61 | exemplar = 2 | pàgines = 2582–2586 | doi = 10.1103/PhysRevD.12.2582|bibcode = 1975PhRvD..12.2582S}}</ref> El límit inferior experimental de la vida mitjana d'un electró és de 4,6 × 10<sup>26</sup> anys, amb un [[interval de confiança]] del 90%.<ref>{{ref-publicació|autor = J. Beringer et al.(Particle Data Group) | any = 2012, 86, 010001 (2012) | article = Review of Particle Physics: [electron properties] | publicació = [[Physical Review D]] | volum = 86 | exemplar = 1 | pàgines = 010001 |url=http://pdg.lbl.gov/2012/listings/rpp2012-list-electron.pdf}}</ref><ref>{{ref-publicació|cognom = Back | nom = H. O. | coautors = ''et al.'' | any = 2002 | article = Search for electron decay mode e → γ + ν with prototype of Borexino detector | publicació = [[Physics Letters B]] | volum = 525 | pàgines = 29–40 | doi = 10.1016/S0370-2693(01)01440-X|bibcode = 2002PhLB..525...29B}}</ref>

=== Propietats quàntiques ===
Com totes les partícules, els electrons poden actuar com a ones: això s'anomena [[dualitat ona-partícula]], i es pot demostrar utilitzant l'[[experiment de la doble escletxa]]. La naturalesa similar a la d'una ona de l'electró li permet passar a través de dues escletxes paral·leles de manera simultània i no pas només a través d'una, com seria el cas d'una partícula clàssica. En mecànica quàntica, la propietat similar a una ona d'una partícula es pot descriure matemàticament com una funció complexa, la [[funció d'ona]], que se sol denotar per la lletra grega [[psi]] (''ψ''). Quan el [[valor absolut]] d'aquesta funció s'eleva al quadrat s'obté la probabilitat que una partícula sigui observada prop d'una localització ([[funció de densitat de probabilitat|densitat de probabilitat]]).<ref name="munowitz"><cite id="refMunowitz2005">{{ref-llibre| cognom = Munowitz | nom = M. | any = 2005 | títol = Knowing, The Nature of Physical Law | url = http://books.google.cat/?id=IjVtDc85CYwC&pg=PA162 | editorial = [[Oxford University Press]] | isbn = 0-19-516737-6 | pàgines = 162–218}}</cite></ref>

[[Fitxer:Asymmetricwave2.png|miniatura|Exemple d'una funció d'ona antisimètrica per un estat quàntic de [[partícula en una caixa|dos fermions idèntics en una caixa unidimensional]]. Si les partícules intercanvien les seves posicions, la funció d'ona inverteix el seu signe.]]

Els electrons són [[partícules idèntiques]] perquè no es poden distingir l'un de l'altre a partir de les seves propietats físiques intrínseques. En mecànica quàntica, això significa que un parell d'electrons que interaccionen han de ser capaços d'intercanviar les seves posicions sense que es produeixi un canvi observable en l'estat del sistema. La funció d'ona dels fermions (que inclouen els electrons) és antisimètrica, la qual cosa significa que canvia de signe quan s'intercanvien dos electrons, és a dir: {{nowrap|''ψ''(''r''<sub>1</sub>, ''r''₂) {{=}} −''ψ''(''r''₂, ''r''<sub>1</sub>)}} (on les variables ''r''<sub>1</sub> i ''r''₂ corresponen al primer i segon electró, respectivament). Com que el valor absolut no resulta modificat quan es canvia el signe, això correspon a probabilitats iguals. A diferència dels fermions, els [[bosó|bosons]], com ara el fotó, tenen funcions d'ona simètriques.<ref name="munowitz"/>

En el cas de l'antisimetria, les solucions de l'equació d'ona per electrons que interaccionen resulten en una probabilitat zero que cada parell pugui ocupar la mateixa localització (o estat). El [[principi d'exclusió de Pauli]] es basa en això: descarta que qualssevol dos electrons puguin ocupar el mateix estat quàntic. Al mateix temps, aquest principi també explica moltes de les propietats dels electrons: per exemple, que grups d'electrons enllaçats ocupin diferents [[orbital atòmic|orbitals]] d'un àtom en comptes de sobreposar-se els uns als altres en la mateixa òrbita.<ref name="munowitz"/>

=== Partícules virtuals ===
{{Article principal|Partícula virtual}}
Els físics creuen que l'espai buit podria estar creant de manera continuada parells de partícules virtuals, com ara un positró i un electró, que s'[[anihilació|anihilen]] ràpidament l'una a l'altra.<ref>{{ref-web|cognom=Kane |nom= G. |data= 9 octubre 2006 | url = http://www.sciam.com/article.cfm?id=are-virtual-particles-rea&topicID=13 |títol= Are virtual particles really constantly popping in and out of existence? Or are they merely a mathematical bookkeeping device for quantum mechanics? |editor= [[Scientific American]]}}</ref> La combinació de la variació d'energia necessària per crear aquestes partícules i el temps durant el qual existeixen cauen dins del límit de detectabilitat que expressa el [[principi d'incertesa de Heisenberg]], Δ''E'' · Δ''t'' ≥ ''ħ'': l'energia que cal per crear aquestes partícules virtuals (Δ''E'') es pot "treure" del [[estat buit|buit]] durant un període (Δ''t'') de tal manera que el seu producte no sigui més elevat que la [[constant de Planck reduïda]] (''ħ'' ≈ 6,6 × 10<sup>-16</sup> eV·s). D'això s'extreu, doncs, que per un electró virtual Δ''t'' és com a màxim 1,3 × 10<sup>-21</sup> s.<ref name="taylor">{{ref-llibre| cognom = Taylor | nom = J. | any = 1989 | capítol = Gauge Theories in Particle Physics | url = http://books.google.cat/?id=akb2FpZSGnMC&pg=PA464 | editor= Davies, Paul | títol = The New Physics | pàgines = 464 | editorial = [[Cambridge University Press]] | isbn = 0-521-43831-4}}</ref>

[[Fitxer:Virtual pairs near electron.png|miniatura|Representació esquemàtica de parells electró-positró que apareixen aleatòriament prop d'un electró (a baix a l'esquerra).]]

Mentre existeix un parell virtual electró-positró, la [[llei de Coulomb|força de Coulomb]] del [[camp elèctric]] de l'entorn que envolta l'electró causa que un positró creat sigui atret a l'electró original, mentre que un electró creat experimenta una repulsió. Això causa el que es coneix com la [[polarització del buit]]. El buit es comporta, doncs, com un medi que té una [[permitivitat relativa|permitivitat dielèctrica]] major que la unitat. En conseqüència, la càrrega efectiva de l'electró és realment menor que el seu valor real, i la càrrega decreix quan s'augmenta la distància respecte de l'electró.<ref name="genz">{{ref-llibre| cognom = Genz | nom = H. | any = 2001 | títol = Nothingness: The Science of Empty Space | pàgines = 241–243, 245–247 | editorial = [[Da Capo Press]] | isbn = 0-7382-0610-5}}</ref><ref>{{ref-notícia|cognom=Gribbin |nom= J. |data= 25 gener 1997 |títol= More to electrons than meets the eye |obra= [[New Scientist]] | url = http://www.newscientist.com/article/mg15320662.300-science--more-to-electrons-than-meets-the-eye.html}}</ref> Aquesta polarització fou confirmada de manera experimental el 1997 mitjançant l'accelerador de partícules japonès [[KEKB|TRISTAN]].<ref>{{ref-publicació|cognom = Levine | nom = I. | coautors = ''et al.'' | any = 1997 | article = Measurement of the Electromagnetic Coupling at Large Momentum Transfer | publicació = [[Physical Review Letters]] | volum = 78 | pàgines = 424–427 | doi = 10.1103/PhysRevLett.78.424| bibcode=1997PhRvL..78..424L | exemplar = 3}}</ref> Les partícules virtuals causen un [[efecte pantalla]] similar per la massa de l'electró.<ref>{{cite conference | last = Murayama | first = H. | date = 10-17 març 2006 | title = Supersymmetry Breaking Made Easy, Viable and Generic | editor=
 | booktitle = Proceedings of the XLIInd Rencontres de Moriond on Electroweak Interactions and Unified Theories | location = La Thuile, Italy | arxiv = 0709.3041}}—descriu una diferència del 9% de massa per un electró que és de la mida de la [[longitud de Planck]].</ref>

La interacció amb partícules virtuals també explica la petita desviació (de sobre el 0,1%) del moment magnètic intrínsec de l'electró respecte al magnetó de Bohr (el [[moment dipolar magnètic anòmal]]).<ref name=Hanneke>{{ref-publicació|cognom = Odom | nom = B. | coautors = ''et al.'' | any = 2006 | article = New Measurement of the Electron Magnetic Moment Using a One-Electron Quantum Cyclotron | publicació = [[Physical Review Letters]] | volum = 97 | pàgines = 030801 | doi = 10.1103/PhysRevLett.97.030801 | pmid=16907490| bibcode=2006PhRvL..97c0801O | exemplar=3}}</ref><ref>{{ref-publicació|cognom = Schwinger | nom = J. | any = 1948
 | article = On Quantum-Electrodynamics and the Magnetic Moment of the Electron | publicació = [[Physical Review]] | volum = 73 | exemplar = 4 | pàgines = 416–417 | doi = 10.1103/PhysRev.73.416|bibcode = 1948PhRv...73..416S}}</ref> La coincidència extraordinàriament precisa entre aquesta diferència predita i el valor determinat experimentalment es considera un dels grans èxits de l'[[electrodinàmica quàntica]].<ref>{{ref-llibre| cognom = Huang | nom = K. | any = 2007 | títol = Fundamental Forces of Nature: The Story of Gauge Fields | url = http://books.google.cat/?id=q-CIFHpHxfEC&pg=PA123 | pàgines = 123–125 | editorial = [[World Scientific]] | isbn = 981-270-645-3}}</ref>

En [[física clàssica]], el moment angular i el moment magnètic d'un objecte depenen de les seves dimensions físiques. És per això que el concepte d'un electró sense dimensions que tingui aquestes propietats pot semblar inconsistent. Aquesta aparent paradoxa es pot explicar per la formació de [[partícula virtual|fotons virtuals]] en el camp elèctric general per l'electró: aquests fotons fan que l'electró faci un moviment de vibració ultraràpid (el que es coneix com a ''[[Zitterbewegung]]'')<ref>{{ref-publicació|cognom = Foldy | nom = L.L. | cognom2 = Wouthuysen | nom2 = S. | any = 1950 | article = On the Dirac Theory of Spin 1/2 Particles and Its Non-Relativistic Limit | publicació = [[Physical Review]] | volum = 78 | pàgines = 29–36 | doi = 10.1103/PhysRev.78.29|bibcode = 1950PhRv...78...29F}}</ref> que té com a resultat un moviment circular net amb [[precessió]]. Aquest moviment és el que produeix l'espín i el moment magnètic de l'electró.<ref name="curtis74"/><ref>{{ref-publicació|cognom = Sidharth | nom = B.G. | any = 2008 | article = Revisiting Zitterbewegung | publicació = [[International Journal of Theoretical Physics]] | volum = 48 | pàgines = 497–506 | arxiv = 0806.0985 | doi = 10.1007/s10773-008-9825-8|bibcode = 2009IJTP...48..497S | exemplar = 2}}</ref> En els àtoms, aquesta creació de fotons virtuals explica el [[desplaçament de Lamb]] que s'observa en les [[línies espectrals]].<ref name="genz"/>

=== Interacció ===
Un electró genera un camp elèctric que exerceix una força d'atracció sobre una partícula de càrrega positiva (tal com el [[protó]]) i una càrrega de repulsió sobre una partícula de càrrega negativa. La magnitud d'aquesta força es determina mitjançant la [[llei de Coulomb|llei de Coulomb de l'invers del quadrat]].<ref>{{ref-publicació|cognom = Elliott | nom = R.S. | any = 1978 | article = The History of Electromagnetics as Hertz Would Have Known It | url = http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=3600 | publicació = [[IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques]] | volum = 36 | exemplar = 5 | pàgines = 806–823 | doi = 10.1109/22.3600|bibcode = 1988ITMTT..36..806E}}</ref> Quan un electró està en moviment genera un [[camp magnètic]].<ref name="munowitz140">[[#refMunowitz2005|Munowitz (2005:140).]]</ref> La [[llei d'Ampère|llei d'Ampère-Maxwell]] relaciona el camp magnètic amb el moviment massiu dels electrons (el [[corrent elèctric]]) respecte d'un observador. Aquesta propietat d'inducció, per exemple, és la que dona el camp magnètic necessari per fer funcionar un [[motor elèctric]].<ref>{{ref-llibre| cognom = Crowell | nom = B. | any = 2000 | títol = Electricity and Magnetism | url = http://books.google.cat/?id=s9QWZNfnz1oC&pg=PT129 | pàgines = 129–152 | editorial = [[Light and Matter]] | isbn = 0-9704670-4-4}}</ref> El camp electromagnètic d'una partícula carregada de moviment arbitrari s'expressa mitjançant els [[potencials de Liénard–Wiechert]], els quals són vàlids fins i tot quan la velocitat de la partícula és propera a la de la llum.

[[Fitxer:Lorentz force.svg|miniatura|Una partícula de càrrega ''q'' (a l'esquerra) es mou amb una velocitat ''v'' a través d'un camp magnètic ''B'' orientat cap al lector. Un electró té una ''q'' negativa, per la qual cosa el seu moviment segueix la trajectòria curvilínia cap a dalt.]]

Quan un electró es mou a través d'un camp magnètic està subjecte a la [[força de Lorentz]], la qual exerceix una influència en una direcció perpendicular al pla definit pel camp magnètic i la velocitat de l'electró. La [[força centrípeta]] fa que l'electró segueixi una trajectòria [[hèlix|helicoidal]] a través del camp amb un radi que s'anomena [[radi de Larmor]]. L'acceleració d'aquest moviment corbat indueix l'electró a radiar energia en forma de radiació sincrotró<ref>[[#refMunowitz2005|Munowitz (2005:160).]]</ref><ref>{{ref-publicació|cognom = Mahadevan | nom = R. | cognom2 = Narayan | nom2 = R. | cognom3 = Yi | nom3 = I. | any = 1996 | article = Harmony in Electrons: Cyclotron and Synchrotron Emission by Thermal Electrons in a Magnetic Field | publicació = [[The Astrophysical Journal]] | volum = 465 | pàgines = 327–337 | arxiv = astro-ph/9601073 | doi = 10.1086/177422 | bibcode=1996ApJ...465..327M}}</ref><ref group=nota>La radiació d'electrons no relativistes de vegades s'anomena [[radiació ciclotró]].</ref> L'emissió d'energia, al seu torn, causa un retrocés de l'electró conegut com a [[força d'Abraham-Lorentz]], el qual crea una fricció que alenteix l'electró. Aquesta força és causada per una [[reacció inversa]] del mateix camp de l'electró sobre si mateix.<ref>{{ref-publicació|cognom = Rohrlich | nom = F. | any = 1999 | article = The Self-Force and Radiation Reaction | publicació = [[American Journal of Physics]] | volum = 68 | exemplar = 12 | pàgines = 1109–1112 | doi = 10.1119/1.1286430|bibcode = 2000AmJPh..68.1109R}}</ref>

En [[electrodinàmica quàntica]], la interacció electromagnètica entre partícules és intervinguda per fotons. Un electró aïllat que no està patint cap acceleració no és capaç d'emetre o absorbir un fotó real; si ho fes violaria la [[conservació de l'energia]] i la [[quantitat de moviment]]. En comptes d'això, els fotons virtuals poden transferir quantitat de moviment entre dues partícules carregades. Aquest intercanvi de fotons virtuals genera, per exemple, la força de Coulomb.<ref>{{ref-llibre| cognom = Georgi | nom = H. | any = 1989 | capítol = Grand Unified Theories | editor= Davies, Paul | títol = The New Physics | url = http://books.google.cat/?id=akb2FpZSGnMC&pg=PA427 | pàgines = 427 | editorial = [[Cambridge University Press]] | isbn = 0-521-43831-4}}</ref> L'emissió d'energia pot tenir lloc quan un electró en moviment és desviat per una partícula carregada (per exemple, un protó). L'acceleració de l'electró té com a resultat l'emissió de [[radiació de frenada]].<ref>{{ref-publicació|cognom = Blumenthal | nom = G.J. | cognom2 = Gould | nom2 = R. | any = 1970 | article = Bremsstrahlung, Synchrotron Radiation, and Compton Scattering of High-Energy Electrons Traversing Dilute Gases | publicació = [[Reviews of Modern Physics]] | volum = 42| pàgines = 237–270 | doi = 10.1103/RevModPhys.42.237| bibcode=1970RvMP...42..237B | exemplar = 2}}</ref>

[[Fitxer:Bremsstrahlung.svg|miniatura|esquerra|En aquest diagrama, la [[radiació de frenada]] és produïda per un electró ''e'' desviat pel camp elèctric d'un nucli atòmic. El canvi energètic ''E''₂ − ''E''<sub>1</sub> determina la freqüència ''f'' del fotó emès.]]

Una col·lisió inelàstica entre un fotó (llum) i un electró solitari (lliure) s'anomena [[efecte Compton|difusió Compton]]. Aquesta col·lisió resulta en una transferència de quantitat de moviment i energia entre les partícules que modifica la longitud d'ona del fotó una quantitat anomenada desplaçament de Compton.<ref group=nota>El canvi de la longitud d'ona, Δ''λ'', depèn de l'angle de retrocés, ''θ'', segons la següent expressió:
:<math>\textstyle \Delta \lambda = \frac{h}{m_{\mathrm{e}}c} (1 - \cos \theta)</math>
On ''c'' és la velocitat de la llum en el buit i ''m''<sub>e</sub> és la massa de l'electró.<br /><br />Vegeu: Zombeck (2007: 393, 396).</ref> La màxima magnitud d'aquest desplaçament de longitud d'ona és ''h''/''m''<sub>e</sub>''c'', el que es coneix com [[longitud d'ona de Compton]],<ref>{{ref-web|any= 2008 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1927/ |títol= The Nobel Prize in Physics 1927 |editor= [[Fundació Nobel]]}}</ref> que per l'electró pren un valor de 2,43 × 10<sup>-12</sup> m.<ref name="CODATA"/> Quan la longitud d'ona de la llum és llarga (per exemple, la longitud d'ona de la [[llum visible]] és de 0,4-0,7 μm) el desplaçament de la longitud d'ona esdevé negligible. Aquest tipus d'interacció entre la llum i electrons lliures s'anomena [[difusió Thomson]].<ref name="Chen1998">{{ref-publicació|cognom = Chen | nom = S.-Y. | cognom2 = Maksimchuk | nom2 = A. | cognom3 = Umstadter | nom3 = D. | any = 1998 | article = Experimental observation of relativistic nonlinear Thomson scattering | publicació = [[Nature]] | volum = 396 | pàgines = 653–655 | doi = 10.1038/25303|arxiv = physics/9810036 |bibcode = 1998Natur.396..653C | exemplar=6712}}</ref>

La magnitud relativa de la interacció electromagnètica entre dues partícules carregades, com ara un electró i un protó, ve donada per la [[constant d'estructura fina]]. Aquesta constant és una quantitat adimensional i representa la proporció entre dues energies: l'energia electroestàtica d'atracció (o repulsió) en una separació d'una longitud d'ona de Compton, i la resta d'energia de la càrrega. Té un valor de ''α'' ≈ 7,297353× 10<sup>-3</sup>, que equival aproximadament a {{frac|1|137}}.<ref name="CODATA"/>

Quan col·lideixen electrons i positrons s'[[anihilació electró-positró|anihilen]] els uns als altres i donen lloc a dos o més fotons de raigs gamma. Si l'electró i el positró tenen una quantitat de moviment negligible es pot formar un [[positroni]] abans que l'anihilació resulti en dos o tres fotons de raigs gamma d'un total d'1,022 MeV.<ref>{{ref-publicació|cognom = Beringer | nom = R. | cognom2 = Montgomery | nom2 = C.G. | any = 1942| article = The Angular distribution of Positron Annihilation Radiation | publicació = [[Physical Review]] | volum = 61 | exemplar = 5–6 | pàgines = 222–224
 | doi = 10.1103/PhysRev.61.222|bibcode = 1942PhRv...61..222B}}</ref><ref>{{ref-llibre| cognom = Wilson | nom = J. | cognom2 = Buffa | nom2 = A. | any = 2000| títol = College Physics | edició=4a edició| pàgines = 888 | editorial = [[Prentice Hall]] | isbn = 0-13-082444-5}}</ref> D'altra banda, els fotons d'alta energia es poden transformar en un electró i un positró mitjançant el procés conegut com a [[creació de parells]], però tan sols amb la presència propera d'una partícula carregada, com un nucli.<ref>{{ref-publicació|cognom = Eichler | nom = J. | any = 2005 | article = Electron–positron pair production in relativistic ion–atom collisions | publicació = [[Physics Letters A]] | volum = 347 | exemplar = 1–3 | pàgines = 67–72 | doi = 10.1016/j.physleta.2005.06.105|bibcode = 2005PhLA..347...67E}}</ref><ref>{{ref-publicació|cognom = Hubbell | nom = J.H. | any = 2006 | article = Electron positron pair production by photons: A historical overview | publicació = [[Radiation Physics and Chemistry]] | volum = 75 | exemplar = 6 | pàgines = 614–623 | bibcode = 2006RaPC...75..614H | doi = 10.1016/j.radphyschem.2005.10.008}}</ref>

Segons la teoria de la [[interacció electrofeble]], la component [[quiralitat (física)|esquerrana]] de la funció d'ona de l'electró forma un [[Estat doblet|doblet]] d'[[isoespín feble]] amb el [[neutrí|neutrí electrònic]]. Això significa que, durant les [[interacció feble|interaccions febles]], els neutrins electrònics es comporten com si fossin electrons. Qualsevol dels membres d'aquest doblet poden patir una interacció de [[corrent carregat]] emetent o absorbint un [[Bosó W|W]] i ser absorbits per l'altre membre. La càrrega es conserva durant aquesta reacció perquè el bosó W també porta una càrrega, per la qual cosa es cancel·la qualsevol canvi net durant la transmutació. Les interaccions de corrent carregat són responsables del fenomen de la [[desintegració beta]] en un àtom radioactiu. Finalment, tant l'electró com el neutrí electrònic poden patir una interacció de [[corrent neutral]] mitjançant un intercanvi de [[bosó Z|Z<sup>0</sup>]]. Aquest tipus d'interaccions són responsables de la [[difusió elàstica]] neutrí-electró.<ref name="quigg">{{cite conference | last = Quigg | first = C. | date = 4-30 juny 2000 | title = The Electroweak Theory | booktitle = TASI 2000: Flavor Physics for the Millennium | page = 80 | location = Boulder, Colorado, Estats Units | arxiv = hep-ph/0204104}}</ref>

=== Àtoms i molècules ===
{{Article principal|Àtom}}
[[Fitxer:Hydrogen Density Plots-ca.png|miniatura|upright=1.5|Densitats de probabilitat dels primers orbitals de l'àtom d'hidrogen (vista de secció). El nivell d'energia d'un electró enllaçat determina l'orbital que ocupa i el color reflecteix la probabilitat de trobar l'electró en una posició donada.]]
Un electró pot estar vinculat al nucli d'un àtom per la força d'atracció de Coulomb. Un sistema d'un o més electrons vinculats a un nucli s'anomena àtom. Si el nombre d'electrons és diferent de la càrrega elèctrica del nucli, llavors l'àtom s'anomena [[ió (física)|ió]]. El comportament similar al d'una ona d'un electró enllaçat es descriu per una funció anomenada [[orbital atòmic]]. Cada orbital té el seu propi conjunt de nombres quàntics, com ara energia, moment angular i projecció del moment angular, i només existeix un conjunt discret d'aquests orbitals al voltant del nucli. Segons el [[principi d'exclusió de Pauli]], cada orbital pot ser ocupat fins per dos electrons, els quals no poden tenir el mateix [[nombre quàntic d'espín]].

Els electrons es poden transferir entre diferents orbitals mitjançant l'emissió o absorció de fotons amb una energia que coincideixi amb la diferència de potencial.<ref>{{ref-publicació|cognom = Mulliken | nom = R.S. | any = 1967 | article = Spectroscopy, Molecular Orbitals, and Chemical Bonding | publicació = [[Science]] | volum = 157 | exemplar = 3784 | pàgines = 13–24 | doi = 10.1126/science.157.3784.13 | pmid = 5338306|bibcode = 1967Sci...157...13M}}</ref> Altres mètodes de transferència orbital són les col·lisions amb partícules i l'[[efecte Auger]].<ref>{{ref-llibre| cognom = Burhop | nom = E.H.S. | any = 1952 | títol = The Auger Effect and Other Radiationless Transitions | editorial = [[Cambridge University Press]] | pàgines = 2–3 | isbn = 0-88275-966-3}}</ref> Per poder escapar de l'àtom, l'energia de l'electró s'ha d'incrementar per sobre l'[[energia d'ionització|energia que el lliga]] a l'àtom. Això ocorre, per exemple, en l'[[efecte fotoelèctric]], en el qual un fotó incident que supera l'[[energia d'ionització]] de l'àtom és absorbit per l'electró.<ref name="grupen">{{ref-publicació|cognom = Grupen | nom = C. | any = 2000 | article = Physics of Particle Detection | publicació = [[AIP Conference Proceedings]] | volum = 536 | pàgines = 3–34 | doi =10.1063/1.1361756|arxiv = physics/9906063}}</ref>

El moment angular orbital dels electrons està [[quantificació (física)|quantificat]]. Com que l'electró està carregat, produeix un moment magnètic orbital proporcional al moment angular. El moment magnètic net d'un àtom equival al vector suma dels moments magnètics d'espín i orbitals de tots els electrons i el nucli. El moment magnètic del nucli és negligible comparat amb el dels electrons. Els moments magnètics dels electrons que ocupen el mateix orbital (que s'anomenen electrons aparellats) se simplifiquen entre ells.<ref>{{ref-llibre| cognom = Jiles | nom = D. | any = 1998 | títol = Introduction to Magnetism and Magnetic Materials | url = http://books.google.cat/?id=axyWXjsdorMC&pg=PA280 | pàgines = 280–287 | editorial = [[CRC Press]] | isbn = 0-412-79860-3}}</ref>

L'[[enllaç químic]] entre àtoms existeix com a resultat de les interaccions electromagnètiques, tal com descriuen les lleis de la mecànica quàntica.<ref>{{ref-llibre| cognom = Löwdin | nom = P.O. | cognom2 = Erkki Brändas | nom2 = E. | cognom3 = Kryachko | nom3 = E.S. | any = 2003 | títol = Fundamental World of Quantum Chemistry: A Tribute to the Memory of Per- Olov Löwdin | url = http://books.google.cat/?id=8QiR8lCX_qcC&pg=PA393 | pàgines = 393–394 | editorial = [[Springer Science+Business Media|Springer]] | isbn = 1-4020-1290-X}}</ref> Els enllaços més forts estan formats per la [[enllaç covalent|compartició]] o la [[transferència d'electrons|transferència]] d'electrons entre àtoms, la qual cosa permet la formació de [[molècules]].<ref name=Pauling>{{ref-llibre| cognom = Pauling | nom = L.C. | any = 1960 | títol = The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals: an introduction to modern structural chemistry | url = http://books.google.cat/?id=L-1K9HmKmUUC | edició =3a ed.| pàgines = 4–10 | editorial = [[Cornell University Press]] | isbn = 0-8014-0333-2}}</ref> Dins d'una molècula, els electrons es mouen sota la influència de molts nuclis i ocupen [[orbital molecular|orbitals moleculars]], d'igual manera que poden ocupar orbitals atòmics en àtoms aïllats.<ref>{{ref-llibre| cognom = McQuarrie | nom = D.A. | cognom2 = Simon | nom2 = J.D. | any = 1997 | títol = Physical Chemistry: A Molecular Approach | url = http://books.google.cat/?id=f-bje0-DEYUC&pg=PA325 | editorial = [[University Science Books]] | pàgines = 325–361 | isbn = 0-935702-99-7}}</ref> Un factor fonamental d'aquestes estructures moleculars és l'existència de [[parell d'electrons|parells d'electrons]]: es tracta d'electrons amb espins oposats, la qual cosa els permet ocupar el mateix orbital molecular sense violar el principi d'exclusió de Pauli (igual que passa en l'àtom). Els diferents orbitals moleculars tenen una distribució espacial diferent de la densitat d'electrons. Per exemple, en parells enllaçats (és a dir, en els parells que enllacen àtoms junts) els electrons es poden trobar amb màxima probabilitat en un volum relativament petit al voltant del nucli. D'altra banda, en parells no enllaçats els electrons estan distribuïts en un volum gran al voltant del nucli.<ref>{{ref-publicació | cognom = Daudel | nom = R. | coautors = ''et al.'' | any = 1973 | article = The Electron Pair in Chemistry | url = http://article.pubs.nrc-cnrc.gc.ca/ppv/RPViewDoc?issn=1480-3291&volum=52&exemplar=8&startPage=1310 | publicació = [[Canadian Journal of Chemistry]] | volum = 52 | pàgines = 1310–1320 | doi = 10.1139/v74-201 | exemplar = 8}}{{Enllaç no actiu|bot=InternetArchiveBot |data=2021}}</ref>

=== Conductivitat ===
[[Fitxer:Lightning over Oradea Romania cropped.jpg|miniatura|Un [[llamp]] consisteix bàsicament d'un flux d'electrons.<ref>{{ref-llibre| cognom = Rakov | nom = V.A. | cognom2 = Uman | nom2 = M.A. | any = 2007 | títol = Lightning: Physics and Effects
 | url = http://books.google.cat/?id=TuMa5lAa3RAC&pg=PA4 | pàgines = 4 | editorial = [[Cambridge University Press]] | isbn = 0-521-03541-4}}</ref> El potencial elèctric necessari perquè existeixi el llamp pot ser general per un efecte triboelèctric.<ref>
{{ref-publicació|cognom = Freeman | nom = G.R. | any = 1999 | article = Triboelectricity and some associated phenomena | publicació = [[Materials Science and Technology (journal)|Materials Science and Technology]] | volum = 15 | exemplar = 12 | pàgines = 1454–1458}}</ref><ref>{{ref-publicació|cognom = Forward | nom = K.M. | cognom2 = Lacks | nom2 = D.J. | cognom3 = Sankaran | nom3 = R.M. | any = 2009 | article = Methodology for studying particle–particle triboelectrification in granular materials | publicació = [[Journal of Electrostatics]] | volum = 67 | exemplar = 2–3 | pàgines = 178–183 | doi =10.1016/j.elstat.2008.12.002}}</ref>]]

Si un cos té més o menys electrons dels necessaris per equilibrar la càrrega positiva del nucli, llavors aquest objecte té una càrrega elèctrica neta. Quan hi ha un excés d'electrons, es diu que aquest objecte està carregat negativament; d'altra banda, quan hi ha un defecte d'electrons (menys electrons que protons en el nucli), es diu que aquest objecte està carregat positivament. Quan el nombre de protons i d'electrons són equivalents, les càrregues es cancel·len i es diu que l'objecte és elèctricament neutre. En un cos macroscòpic pot aparèixer una càrrega elèctrica si es frega, la qual cosa s'explica per l'[[efecte triboelèctric]].<ref>{{ref-llibre| cognom = Weinberg | nom = S.| any = 2003 | títol = The Discovery of Subatomic Particles | url = http://books.google.cat/?id=tDpwhp2lOKMC&pg=PA15 | pàgines = 15–16 | editorial = [[Cambridge University Press]] | isbn = 0-521-82351-X}}</ref>

Els electrons independents que es mouen en el buit s'anomenen electrons «lliures». Els electrons de metalls es comporten com si fossin lliures. En realitat, les partícules dels metalls i altres sòlids que s'anomenen normalment electrons són quasielectrons ([[quasipartícula|quasipartícules]]): tenen la mateixa càrrega elèctrica, espín i moment magnètic que els electrons reals però poden tenir una massa diferent.<ref name="Liang-fu Lou">{{ref-llibre| cognom = Lou | nom = L.-F. | any = 2003 | títol = Introduction to phonons and electrons | url = http://books.google.cat/?id=XMv-vfsoRF8C&pg=PA162 | pàgines = 162, 164 | editorial = [[World Scientific]] | isbn = 978-981-238-461-4}}</ref> Quan els electrons lliures, tant en el buit com en un metall, es mouen, produeixen un [[xarxa de flux|flux net]] de càrrega anomenat [[corrent elèctric]] que genera un camp magnètic. De la mateixa manera, es pot crear un corrent elèctric mitjançant un camp magnètic variable. Aquestes interaccions són descrites matemàticament per les [[equacions de Maxwell]].<ref>{{ref-llibre | cognom = Guru | nom = B.S. | cognom2 = Hızıroğlu | nom2 = H.R. | any = 2004 | títol = Electromagnetic Field Theory | url = http://books.google.cat/?id=b2f8rCngSuAC&pg=PA138 | pàgines = 138, 276 | editorial = [[Cambridge University Press]] | isbn = 0-521-83016-8}}{{Enllaç no actiu|bot=InternetArchiveBot |data=2021}}</ref>

A una temperatura donada, cada material té una [[conductivitat elèctrica]] que determina el valor del corrent elèctric quan s'aplica un [[potencial elèctric]]. Alguns exemples de bons conductors són metalls com el [[coure]] i l'[[or]], mentre que el [[vidre]] i el [[tefló]] són mals conductors. En qualsevol material [[dielèctric]], els electrons romanen enllaçats als seus respectius àtoms i el material es comporta com un [[aïllant (electricitat)|aïllant]]. La majoria de [[semiconductors]] tenen un nivell variable de conductivitat que està entre els extrems de conductor i aïllant.<ref>{{ref-llibre| cognom = Achuthan | nom = M.K. | cognom2 = Bhat | nom2 = K.N. | any = 2007 | títol = Fundamentals of Semiconductor Devices | url = http://books.google.cat/?id=REQkwBF4cVoC&pg=PA49 | pàgines = 49–67 | editorial = [[Tata McGraw-Hill]] | isbn = 0-07-061220-X}}</ref> D'altra banda, els [[enllaç metàl·lic|metalls]] tenen una [[teoria de bandes|estructura de banda electrònica]] que conté bandes electròniques parcialment plenes. La presència d'aquestes bandes permet als electrons dels metalls comportar-se com si fossin electrons lliures o [[Deslocalització electrònica|deslocalitzats]]. Aquests electrons no s'associen amb àtoms específics, per la qual cosa, quan s'aplica un camp elèctric, tenen llibertat de moviment a través del material com si fossin un gas (el que s'anomena [[gas de Fermi]])<ref name="ziman">{{ref-llibre| cognom = Ziman | nom = J.M. | any = 2001 | títol = Electrons and Phonons: The Theory of Transport Phenomena in Solids | url = http://books.google.cat/?id=UtEy63pjngsC&pg=PA260 | editorial = [[Oxford University Press]] | pàgines = 260 | isbn = 0-19-850779-8}}</ref> igual que si fossin electrons lliures.

A causa de les col·lisions entre electrons i àtoms, la [[velocitat de deriva]] dels electrons en un conductor és de l'ordre de mil·límetres per segon. Tanmateix, la velocitat a la qual un canvi de corrent en un punt del material causa canvis en els corrents d'altres parts del material ([[velocitat de propagació d'ona|velocitat de propagació]]) sol ser d'un 75% de la velocitat de la llum.<ref>{{ref-publicació|cognom = Main | nom = P.| data = 12 juny 1993 | article = 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 | publicació = [[New Scientist]] | volum = 1887 | pàgina = 30
}}</ref> Això s'explica perquè els impulsos elèctrics es propaguen en forma d'ona; la seva velocitat depèn de la [[constant dielèctrica]] del material.<ref>{{ref-llibre| cognom = Blackwell | nom = G.R. | any = 2000 | títol = The Electronic Packaging Handbook | url = http://books.google.cat/?id=D0PBG53PQlUC&pg=SA6-PA39 | pàgines = 6.39–6.40 | editorial = [[CRC Press]] | isbn = 0-8493-8591-1}}</ref>

Els metalls són uns conductors de la calor relativament bons, bàsicament perquè els electrons deslocalitzats es troben lliures per transportar energia tèrmica entre àtoms. Tanmateix, a diferència de la conductivitat elèctrica, la conductivitat tèrmica d'un metall és gairebé independent de la temperatura. Això s'expressa matemàticament per la [[llei de Wiedemann–Franz]],<ref name="ziman"/> que postula que la proporció de la [[conductivitat tèrmica]] respecte a la [[conductivitat elèctrica]] és proporcional a la temperatura. El desordre tèrmic de la xarxa metàl·lica incrementa la [[resistivitat elèctrica]] del material, la qual cosa produeix una dependència de la temperatura pel corrent elèctric.<ref name="durrant">{{ref-llibre| cognom = Durrant | nom = A. | any = 2000 | títol = Quantum Physics of Matter: The Physical World | url = http://books.google.cat/books?id=F0JmHRkJHiUC&pg=PA43 | pàgines = 43, 71–78 | editorial = [[CRC Press]] | isbn = 0-7503-0721-8}}</ref>

Quan els materials es refreden per sota un punt anomenat [[punt crític (termodinàmica)|punt crític]] poden patir un canvi de fase en el qual perden tota la resistivitat al corrent elèctric, en un procés que es coneix com a [[superconductivitat]]. En la [[teoria BCS]], aquest comportament es modela amb parells d'electrons que entren en un estat quàntic conegut com a [[condensat de Bose-Einstein]]. Aquests [[parell de Cooper|parells de Cooper]] tenen el seu moviment aparellat a matèria propera mitjançant vibracions de la xarxa conegudes com a [[fonó|fonons]] i, d'aquesta manera, eviten les col·lisions amb àtoms; de no ser així, es crearia resistència elèctrica.<ref>{{ref-web|any= 2008 |títol= The Nobel Prize in Physics 1972 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1972/ |editor= [[Fundació Nobel]]}}</ref><ref group="nota">Els parells de Cooper tenen un radi d'aproximadament 100 nm, de tal manera que es poden sobreposar els uns als altres.</ref><ref>{{ref-publicació|cognom = Kadin | nom = A.M. | article = Spatial Structure of the Cooper Pair | publicació = [[Journal of Superconductivity and Novel Magnetism]] | any = 2007 | volum = 20 | exemplar = 4 | pàgines = 285–292 | arxiv = cond-mat/0510279| doi =10.1007/s10948-006-0198-z}}</ref> Tanmateix, el mecanisme pel qual operen els [[superconductivitat d'alta temperatura|superconductors d'alta temperatura]] roman incert.

Quan es confinen amb fermesa electrons dins de sòlids conductors, que són quasipartícules, a temperatures properes al [[zero absolut]], es comporten com si es dividissin en dues altres [[quasipartícula|quasipartícules]]: [[espinó|espinons]] i [[holó|holons]].<ref>{{ref-web|data= 31 juliol 2009 | url = http://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090730141607.htm |títol= Discovery About Behavior Of Building Block Of Nature Could Lead To Computer Revolution |obra= [[Science Daily]]}}</ref><ref>{{ref-publicació|cognom = Jompol | nom = Y. | coautors = ''et al.'' | any = 2009 | article = Probing Spin-Charge Separation in a Tomonaga-Luttinger Liquid | url = http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5940/597 | publicació = [[Science]] | volum = 325 | exemplar = 5940 | pàgines = 597–601 | doi =10.1126/science.1171769 | pmid =19644117|bibcode = 2009Sci...325..597J |arxiv = 1002.2782}}</ref> El primer és el que s'encarrega de l'espín i del moment magnètic, mentre que el segon porta la càrrega elèctrica.

=== Moviment i energia ===
[[Fitxer:Lorentz factor.svg|miniatura|El factor de Lorentz en funció de la velocitat. Comença amb un valor d'1 i tendeix a l'infinit quan ''v'' s'aproxima a ''c''.]]
Segons la teoria de la [[relativitat especial]] d'Einstein, quan la velocitat d'un electró s'aproxima a la [[velocitat de la llum]], des del punt de vista d'un observador la seva [[massa en la relativitat especial|massa relativista]] incrementa, la qual cosa fa que sigui més i més difícil accelerar-lo des de dins del marc de referència de l'observador. La velocitat de l'electró es pot aproximar, però mai arribar, a la velocitat de la llum en el buit, ''c''. Tanmateix, quan els electrons relativistes, és a dir, electrons que es mouen a una velocitat propera a ''c'', s'injecten en un medi dielèctric com l'aigua, en el qual la velocitat local de la llum és molt menor que ''c'', viatgen temporalment més ràpid que la llum en aquest medi. Mitjançant la seva interacció amb el medi generen una llum tènue que s'anomena [[radiació de Txerenkov]].<ref>{{ref-web|any= 2008 |títol= 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/ |editor= [[Fundació Nobel]]}}</ref>

Els efectes de la relativitat especial es basen en una quantitat coneguda com el [[factor de Lorentz]], que es defineix com a <math>\scriptstyle\gamma=1/ \sqrt{ 1-{v^2}/{c^2} }</math>, on ''v'' és la velocitat de la partícula. L'energia cinètica ''E''<sub>c</sub> d'un electró que es mou a velocitat ''v'' és:

:<math>\displaystyle E_{\mathrm{c}} = (\gamma - 1)m_{\mathrm{e}} c^2</math>

On ''m''<sub>e</sub> és la massa de l'electró. Per exemple, l'[[SLAC National Accelerator Laboratory|accelerador lineal de Stanford]] pot accelerar un electró fins aproximadament uns 51 GeV.<ref>{{ref-web |data= 26 agost 2008 |url= http://www2.slac.stanford.edu/vvc/theory/relativity.html |títol= Special Relativity |editor= [[SLAC National Accelerator Laboratory|Stanford Linear Accelerator Center]] |consulta= 7 de desembre 2012 |arxiuurl= https://web.archive.org/web/20080828113927/http://www2.slac.stanford.edu/VVC/theory/relativity.html |arxiudata= 28 d’agost 2008 }}</ref> Com que un electró es comporta com una ona, a certa velocitat té una [[ona de matèria|longitud d'ona de De Broglie]] que ve donada per ''λ''<sub>e</sub> = ''h''/''p'', on ''h'' és la [[constant de Planck]] i ''p'' és la [[quantitat de moviment]].<ref name="de_broglie"/> Per a l'electró de 51 GeV mencionat anteriorment, la longitud d'ona obtinguda és d'aproximadament 2,4 × 10<sup>-17</sup> m, prou petita per poder explorar estructures de mida ben inferior a la del nucli atòmic.<ref>{{ref-llibre| cognom = Adams | nom = S. | any = 2000 | títol = Frontiers: Twentieth Century Physics | url = http://books.google.cat/?id=yIsMaQblCisC&pg=PA215 | pàgines = 215 | editorial = [[CRC Press]] | isbn = 0-7484-0840-1}}</ref>

== Formació ==
[[Fitxer:Producció de parells.svg|miniatura|[[Producció de parells]] causada per la col·lisió d'un fotó amb un nucli atòmic]]

La teoria del [[big-bang]] és la teoria científica més acceptada per explicar les primeres etapes de l'evolució de l'Univers.<ref>{{ref-llibre| cognom = Lurquin | nom = P.F. | any = 2003 | títol = The Origins of Life and the Universe | pàgines = 2 | editorial = [[Columbia University Press]] | isbn = 0-231-12655-7}}</ref> Durant el primer mil·lisegon del big-bang, les temperatures estaven per sobre de 10¹⁰ [[kelvin|K]] i els fotons tenien una energia mitjana superior a un milió d'[[electró-volt|eV]]. Aquests fotons eren suficientment energètics per poder reaccionar els uns amb els altres per formar [[parell d'electrons|parells d'electrons i positrons]]. De la mateixa manera, els parells positró-electró s'anihilaven els uns als altres i emetien fotons energètics:

: [[fotó|γ]] + [[fotó|γ]] ↔ [[positró|e<sup>+</sup>]] + e<sup>-</sup>

Durant aquesta fase de l'evolució de l'Univers es mantingué un equilibri entre els electrons, els positrons i els fotons. Després que haguessin passat 15 segons, la temperatura de l'Univers baixà per sota el límit que permetia la formació d'electrons-positrons. La majoria d'aquestes partícules que sobrevisqueren s'anihilaren les unes a les altres alliberant radiació gamma, la qual reescalfà breument l'Univers.<ref>{{ref-llibre| cognom = Silk | nom = J. | any = 2000 | títol = The Big Bang: The Creation and Evolution of the Universe | edició =3a ed.| pàgines = 110–112, 134–137 | editorial = [[Macmillan Publishers|Macmillan]] | isbn = 0-8050-7256-X}}</ref>

Per raons que encara romanen incertes, durant el procés de [[leptogènesi (física)|leptogènesi]] hi hagué un excés de nombre d'electrons respecte al de positrons.<ref>{{ref-publicació | cognom = Christianto | nom = V. | any = 2007 | article = Thirty Unsolved Problems in the Physics of Elementary Particles | url = http://www.ptep-online.com/index_files/2007/PP-11-16.PDF | publicació = [[Progress in Physics]] | volum = 4 | pàgines = 112–114 | consulta = 2012-12-08 | arxiuurl = https://web.archive.org/web/20080910175108/http://www.ptep-online.com/index_files/2007/PP-11-16.PDF | arxiudata = 2008-09-10 }} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080910175108/http://www.ptep-online.com/index_files/2007/PP-11-16.PDF |date=2008-09-10 }}</ref> És per això que al voltant d'un electró de cada miler de milions va sobreviure al procés d'anihilació. Aquest excés coincidia amb l'excés de protons respecte als antiprotons (condició que es coneix com a [[asimetria bariònica]]), la qual cosa resulta en una càrrega neta de l'Univers nul·la.<ref>{{ref-publicació|cognom = Kolb | nom = E.W. | any = 1980 | article = The Development of Baryon Asymmetry in the Early Universe | publicació = [[Physics Letters B]] | volum = 91 | exemplar = 2 | pàgines = 217–221 | doi =10.1016/0370-2693(80)90435-9|bibcode = 1980PhLB...91..217K}}</ref><ref>{{ref-web|cognom=Sather |nom= E. |data= Spring/Summer 1996 |títol= The Mystery of Matter Asymmetry | url = http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/26/1/26-1-sather.pdf |obra= [[Beam Line]] |editor= [[Universitat Stanford]]}}</ref> Els neutrons i protons que sobrevisqueren començaren a participar en reaccions els uns amb els altres en un procés conegut com a [[nucleosíntesi]], en el qual es formaven isòtops d'[[hidrogen]] i [[heli]] amb traces de [[liti]]. Aquest procés va assolir el seu màxim després de més o menys cinc minuts.<ref>{{cite arxiv | last = Burles | first = S. | last2 = Nollett | first2 = K.M. | last3 = Turner | first3 = M.S. | year = 1999 | title = Big-Bang Nucleosynthesis: Linking Inner Space and Outer Space |class=astro-ph |eprint=astro-ph/9903300}}</ref> Tots els neutrons sobrants van patir una [[desintegració beta]] negativa amb una semivida d'un miler de segons; durant aquest procés s'alliberen un protó i un electró per cada neutró:

: [[neutró|n]] → [[protó|p]] + e<sup>-</sup> + [[neutrí electrònic|{{sobreratllat|ν}}<sub>e</sub>]]

Durant els 300.000-400.000 anys següents, l'excés d'electrons encara era massa energètic per enllaçar amb els [[nucli atòmic|nuclis atòmics]].<ref>{{ref-publicació|cognom = Boesgaard | nom = A.M. | cognom2 = Steigman | nom2 = G. | any = 1985 | article = Big bang nucleosynthesis — Theories and observations | publicació = [[Annual Review of Astronomy and Astrophysics]] | volum = 23 | exemplar = 2 | pàgines = 319–378 | bibcode =1985ARA&A..23..319B | doi =10.1146/annurev.aa.23.090185.001535}}</ref> El que seguí aquest període es coneix com a [[Cronologia del big-bang#Recombinació: prop de 377.000 anys|recombinació]]: es formaren àtoms neutrals i l'Univers en expansió esdevingué transparent a la radiació.<ref name="science5789">{{ref-publicació|cognom = Barkana | nom = R. | any = 2006 | article = The First Stars in the Universe and Cosmic Reionization | url = http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/313/5789/931 | publicació = [[Science]] | volum = 313 | exemplar = 5789 | pàgines = 931–934
 | doi =10.1126/science.1125644 | pmid =16917052|arxiv = astro-ph/0608450 |bibcode = 2006Sci...313..931B}}</ref>

Més o menys un milió d'anys després del big-bang es començà a formar la primera generació d'[[estrella|estrelles]].<ref name="science5789"/> Dins d'una estrella, la [[nucleosíntesi estel·lar]] té com a resultat la producció de positrons a partir de la fusió de nuclis atòmics. Aquestes partícules d'antimatèria s'anihilen immediatament amb electrons, la qual cosa allibera raigs gamma. El resultat net és una reducció ferma del nombre d'electrons i un corresponent increment del nombre de neutrons. Tanmateix, el procés d'[[evolució estel·lar]] pot resultat en la síntesi d'isòtops radioactius. Alguns isòtops poden patir una desintegració beta negativa per la qual emeten un electró i un antineutró del nucli.<ref>{{ref-publicació|cognom = Burbidge | nom = E.M. | coautors = ''et al.'' | any = 1957 | article = Synthesis of Elements in Stars | publicació = [[Reviews of Modern Physics]] | volum = 29 | exemplar = 4 | pàgines = 548–647 | doi =10.1103/RevModPhys.29.547| bibcode=1957RvMP...29..547B}}</ref> Un exemple d'això és l'isòtop [[cobalt-60]] (<sup>60</sup>Co), que es desintegra per formar [[isòtops del níquel|níquel-60]] (<sup>60</sup>Ni).<ref>{{ref-publicació|cognom = Rodberg | nom = L.S. | cognom2 = Weisskopf | nom2 = V. | any = 1957 | article = Fall of Parity: Recent Discoveries Related to Symmetry of Laws of Nature | publicació = [[Science]] | volum = 125 | exemplar = 3249 | pàgines = 627–633 | doi =10.1126/science.125.3249.627 | pmid =17810563|bibcode = 1957Sci...125..627R}}</ref>

[[Fitxer:AirShower.svg|miniatura|upright=1.2|[[Cascada electromagnètica]] extensa generada per un raig còsmic energètic que assoleix l'atmosfera terrestre]]

Al final del seu cicle de vida, una estrella de més d'uns 20 [[massa solar|masses solars]] pot patir un [[col·lapse gravitatori]] i formar un [[forat negre]].<ref>{{ref-publicació|cognom = Fryer | nom = C.L. | any = 1999 | article = Mass Limits For Black Hole Formation | publicació = [[The Astrophysical Journal]] | volum = 522 | exemplar = 1 | pàgines = 413–418 | bibcode = 1999ApJ...522..413F | doi =10.1086/307647|arxiv = astro-ph/9902315}}</ref> Segons la [[física clàssica]], aquests objectes estel·lars massius exerceixen una [[gravitació|atracció gravitatòria]] prou forta per prevenir que res, ni tan sols la [[radiació electromagnètica]], s'escapi més enllà del [[radi de Schwarzschild]]. Tanmateix, es creu que els efectes mecanicoquàntics podrien permetre que s'emetés [[radiació de Hawking]] a aquesta distància. També es pensa que es creen electrons (i positrons) a l'[[horitzó d'esdeveniments]] d'aquestes [[estrella compacta|estrelles romanents]].

Quan es creen parells de partícules virtuals (com ara l'electró i el positró) en els encontorns de l'horitzó d'esdeveniments, la distribució espacial aleatòria d'aquestes partícules pot permetre que una d'elles aparegui a l'exterior: aquest procés es coneix com a [[efecte túnel]]. El [[potencial gravitatori]] del forat negre pot llavors aportar l'energia que transforma aquesta partícula virtual en una partícula real, la qual cosa permet que sigui radiada cap a l'espai.<ref>{{ref-publicació|cognom = Parikh | nom = M.K. | cognom2 = Wilczek | nom2 = F. | any = 2000| article = Hawking Radiation As Tunneling | publicació = [[Physical Review Letters]] | volum = 85 | exemplar = 24 | pàgines = 5042–5045 | doi =10.1103/PhysRevLett.85.5042 | pmid =11102182 | bibcode=2000PhRvL..85.5042P|arxiv = hep-th/9907001}}</ref> A canvi d'això, l'altre membre del parell rep energia negativa, cosa que resulta en una pèrdua neta de massa-energia del forat negre. La taxa de radiació de Hawking incrementa quan la massa decreix, la qual cosa porta finalment a l'evaporació del forat negre fins que, al final, explota.<ref>{{ref-publicació|cognom = Hawking | nom = S.W. | any = 1974 | article = Black hole explosions? | publicació = [[Nature]] | volum = 248 | pàgines = 30–31 | doi =10.1038/248030a0|bibcode = 1974Natur.248...30H | exemplar=5443}}</ref>

Els [[raigs còsmics]] són partícules que viatgen per l'espai amb altes energies. S'han documentat esdeveniments d'energies tan altes com de 3,0 × 10<sup>20</sup> eV.<ref>{{ref-publicació|cognom = Halzen | nom = F. | cognom2 = Hooper | nom2 = D. | any = 2002 | article = High-energy neutrino astronomy: the cosmic ray connection | publicació = [[Reports on Progress in Physics]] | volum = 66 | pàgines = 1025–1078 | bibcode = 2002astro.ph..4527H | doi =10.1088/0034-4885/65/7/201|arxiv = astro-ph/0204527 | exemplar = 7}}</ref> Quan aquestes partícules col·lideixen amb [[nucleó|nucleons]] de l'[[atmosfera terrestre]], es genera una cascada de partícules, entre les quals hi ha [[pió|pions]].<ref>{{ref-publicació|cognom = Ziegler | nom = J.F. | article = Terrestrial cosmic ray intensities | publicació = [[IBM Journal of Research and Development]] | volum = 42 | exemplar = 1 | pàgines = 117–139 | doi =10.1147/rd.421.0117 | any = 1998}}</ref> Més de la meitat de la radiació còsmica observada des de la superfície de la Terra consisteix en [[muó|muons]]. Aquestes partícules, els muons, són leptons produïts a l'atmosfera superior a partir de la desintegració de pions:

: [[pió|π<sup>-</sup>]] → [[muó|μ<sup>−</sup>]] + [[neutrí muònic|{{sobreratllat|ν}}<sub>μ</sub>]]

Al seu torn, un muó es pot desintegrar per formar un electró o un positró:<ref>{{ref-notícia|cognom=Sutton |nom= C. |data= 4 agost 1990 |títol= Muons, pions and other strange particles | url = http://www.newscientist.com/article/mg12717284.700-muons-pions-and-other-strange-particles-.html |obra= [[New Scientist]]}}</ref>

: [[muó|μ<sup>−</sup>]] → e<sup>-</sup> + [[neutrí electrònic|{{sobreratllat|ν}}<sub>e</sub>]] + [[neutrí muònic|ν<sub>μ</sub>]]

== Observació ==
[[Fitxer:Aurore australe - Aurora australis.jpg|miniatura|Les [[aurora (astronomia)|aurores]] solen ser causades per electrons energètics que es precipiten a l'[[Atmosfera d'un cos celeste|atmosfera]].<ref>{{ref-notícia |cognom= Wolpert |nom= S. |data= 24 juliol 2008 |títol= Scientists solve 30-year-old aurora borealis mystery |url= http://www.universityofcalifornia.edu/news/article/18277 |editorial= [[Universitat de Califòrnia]] |consulta= 8 de desembre 2012 |arxiuurl= https://web.archive.org/web/20080817094058/http://www.universityofcalifornia.edu/news/article/18277 |arxiudata= 17 d’agost 2008 }} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080817094058/http://www.universityofcalifornia.edu/news/article/18277 |date=17 d’agost 2008 }}</ref>]]

L'observació remota d'electrons requereix la detecció de la seva energia radiada. Per exemple, en ambients d'alta energia com ara una [[corona estel·lar]] els electrons lliures formen [[plasma (física)|plasma]] que radia energia a causa de la [[radiació de frenada]]. El gas d'electrons pot patir una [[oscil·lació de plasma]], que consisteix en ones causades per variacions sincronitzades de la densitat d'electrons que produeixen emissions energètiques que es poden detectar fent servir [[radiotelescopi]]s.<ref>{{ref-publicació|cognom = Gurnett | nom = D.A. | cognom2 = Anderson | nom2 = R. | any = 1976 | article = Electron Plasma Oscillations Associated with Type III Radio Bursts | publicació = [[Science]] | volum = 194 | exemplar = 4270 | pàgines = 1159–1162 | doi =10.1126/science.194.4270.1159 | pmid =17790910|bibcode = 1976Sci...194.1159G}}</ref>

La [[freqüència]] d'un [[fotó]] és proporcional a la seva energia. Quan un electró enllaçat es mou entre diferents nivells d'energia de l'àtom, aquest absorbeix o emet fotons a freqüències característiques. Per exemple, quan els àtoms són irradiats per una font amb un espectre ampli, apareixen diferents [[línia espectral|línies d'absorció]] en l'espectre de la radiació transmesa. Cada element o molècula mostra un conjunt característic de línies espectrals (per exemple, les [[espectre de l'hidrogen|línies espectrals de l'hidrogen]]). Les mesures [[espectroscòpia|espectroscòpiques]] de la magnitud i amplitud d'aquestes línies permet determinar la composició i les propietats físiques d'una substància.<ref>{{ref-web|cognom=Martin |nom= W.C. |cognom2= Wiese |nom2= W.L. |any= 2007 |títol= Atomic Spectroscopy: A Compendium of Basic Ideas, Notation, Data, and Formulas | url = http://physics.nist.gov/Pubs/AtSpec/ |editor= [[National Institute of Standards and Technology]]}}</ref><ref>{{ref-llibre| cognom = Fowles | nom = G.R. | any = 1989 | títol = Introduction to Modern Optics | url = http://books.google.cat/?id=SL1n9TuJ5YMC&pg=PA227 | pàgines = 227–233 | editorial = [[Courier Dover]] | isbn = 0-486-65957-7}}</ref>

En condicions de laboratori, les interaccions d'electrons individuals es poden observar mitjançant [[detector de partícules|detectors de partícules]], els quals permeten mesurar propietats específiques com ara energia, espín i càrrega.<ref name="grupen"/> El desenvolupament de la [[trampa quadripolar d'emmagatzematge d'ions|trampa de Paul]] i de la [[trampa de Penning]] possibilita tenir partícules carregades contingudes dins d'una petita regió durant llargues duracions de temps, la qual cosa permet fer mesures precises de les propietats de les partícules. Per exemple, un cop una trampa de Penning es feu servir per contenir un sol electró durant un període de 10 mesos.<ref name="nobel1989">{{ref-web|any= 2008 |títol= The Nobel Prize in Physics 1989 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1989/illpres/ |editor= [[Fundació Nobel]]}}</ref> El moment magnètic de l'electró fou mesurat amb una precisió d'onze dígits, la qual cosa, el 1980, fou d'una precisió més gran que la de qualsevol altra constant física.<ref>{{ref-publicació|cognom = Ekstrom | nom = P. | any = 1980 | article = The isolated Electron | url = http://tf.nist.gov/general/pdf/166.pdf | publicació = [[Scientific American]] | volum = 243 | exemplar = 2 | pàgines = 91-101}}</ref>

Les primeres imatges en vídeo de la distribució d'energia d'un electró foren gravades per un equip de la [[Universitat de Lund]] (Suècia) el febrer del 2008. Els científics van fer servir flaixos de llum extremament curts,anomenats polsos d'[[attosegon]], els quals permeteren observar el moviment d'un electró per primer cop.<ref>{{ref-web |cognom= Mauritsson |nom= J. |títol= Electron filmed for the first time ever |url= http://www.atto.fysik.lth.se/video/pressrelen.pdf |editor= [[Universitat de Lund]] |consulta= 2012-12-08 |arxiuurl= https://web.archive.org/web/20090325194101/http://www.atto.fysik.lth.se/video/pressrelen.pdf |arxiudata= 2009-03-25}}</ref><ref name=Mauritsson>{{ref-publicació|cognom = Mauritsson | nom = J. | coautors = ''et al.'' | any = 2008 | article = Coherent Electron Scattering Captured by an Attosecond Quantum Stroboscope | url = http://www.atto.fysik.lth.se/publications/papers/MauritssonPRL2008.pdf | publicació = [[Physical Review Letters]] | volum = 100 | pàgina = 073003 | doi =10.1103/PhysRevLett.100.073003| bibcode=2008PhRvL.100g3003M | pmid=18352546 | exemplar = 7|arxiv = 0708.1060}}</ref>

La distribució dels electrons en materials sòlids es pot visualitzar mitjançant l'[[espectroscòpia de fotoemissió resolta en angle]] (ARPES, en les sigles en anglès). Aquesta tècnica utilitza l'efecte fotoelèctric per mesurar l'[[xarxa recíproca|espai recíproc]] (una representació matemàtica d'estructures periòdiques que es fa servir per inferir l'estructura original). L'ARPES es pot usar per determinar la direcció, velocitat i difusió dels electrons dins del material.<ref>{{ref-publicació|cognom = Damascelli | nom = A. | any = 2004 | article = Probing the Electronic Structure of Complex Systems by ARPES | publicació = [[Physica Scripta]] | volum = T109 | pàgines = 61–74 | doi =10.1238/Physica.Topical.109a00061 |arxiv = cond-mat/0307085 |bibcode = 2004PhST..109...61D}}</ref>

== Aplicacions del plasma ==
=== Feixos de partícules ===
[[Fitxer:Nasa Shuttle Test Using Electron Beam full.jpg|miniatura|Durant aquesta prova en un [[túnel de vent]] de la [[NASA]], s'apunta amb un feix d'electrons un model del [[transbordador espacial]] per simular l'efecte dels gasos ionitzants durant la [[reentrada atmosfèrica]].<ref>{{ref-web |data= 4 abril 1975 |títol= Image # L-1975-02972 |url= http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2000-003012.html |editor= [[Langley Research Center]], [[NASA]] |consulta= 8 de desembre 2012 |arxiuurl= https://web.archive.org/web/20081207041522/http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2000-003012.html |arxiudata= 7 de desembre 2008}}</ref>]]

Els [[raig catòdic|feixos d'electrons]] es fan servir per dur a terme la [[soldadura per feix d'electrons]],<ref>{{ref-web |cognom= Elmer |nom= J. |data= 3 març 2008 |títol= Standardizing the Art of Electron-Beam Welding |url= https://www.llnl.gov/str/MarApr08/elmer.html |editor= [[Lawrence Livermore National Laboratory]] |consulta= 2012-12-08 |arxiuurl= https://web.archive.org/web/20080920142328/https://www.llnl.gov/str/MarApr08/elmer.html |arxiudata= 2008-09-20}}</ref> la qual permet aconseguir densitats energètiques de fins a 7 W·cm<sup>−2</sup> en una regió de diàmetre del rang tan petit com de 0,1-1,3 mm; a més, normalment no requereix disposar de cap material d'aportació. Aquesta tècnica de soldadura s'ha de dur a terme en el buit, de tal manera que el feix d'electrons no interaccioni amb el gas abans d'arribar a l'objectiu. Es fa servir per ajuntar materials conductors que, d'altra manera, no podrien ser soldats.<ref>{{ref-llibre| cognom = Schultz | nom = H. | any = 1993 | títol = Electron Beam Welding | url = http://books.google.cat/?id=I0xMo28DwcIC&pg=PA2 | pàgines = 2–3 | editorial = [[Woodhead Publishing]] | isbn = 1-85573-050-2}}</ref><ref>{{ref-llibre| cognom = Benedict | nom = G.F. | any = 1987 | títol = Nontraditional Manufacturing Processes | url = http://books.google.cat/?id=xdmNVSio8jUC&pg=PA273 | col·lecció = Manufacturing engineering and materials processing | volum = 19 | pàgines = 273 | editorial = [[CRC Press]] | isbn = 0-8247-7352-7}}</ref>

La [[litografia per feix d'electrons]] (EBL, en l'acrònim en anglès) és un mètode per gravar semiconductors a resolucions més petites que un [[micròmetre (unitat)|micròmetre]].<ref>{{cite conference | last = Ozdemir | first = F.S. | date = 25-27 juny 1979 | title = Electron beam lithography | url = http://portal.acm.org/citation.cfm?id=800292.811744 | booktitle = Proceedings of the 16th Conference on Design automation | pages = 383–391 | publisher = [[IEEE Press]] | location = San Diego, CA, EUA}}</ref> Les limitacions d'aquesta tècnica són l'alt cost, el baix rendiment, la necessitat d'operar el feix en el buit i la tendència dels electrons de dispersar-se en sòlids. Aquest darrer problema limita la resolució a més o menys 10 nm. Per aquesta raó, la litografia per feix d'electrons s'utilitza primordialment per la producció de petites quantitats de [[circuit integrat|circuits integrats]] especialitzats.<ref>{{ref-llibre| cognom = Madou | nom = M.J. | any = 2002 |edició=2a edició| títol = Fundamentals of Microfabrication: the Science of Miniaturization | url = http://books.google.cat/?id=9bk3gJeQKBYC&pg=PA53 | pàgines = 53–54 | editorial = [[CRC Press]] | isbn = 0-8493-0826-7}}</ref>

El [[tractament per feix d'electrons]] es fa servir per irradiar materials per tal de canviar les seves propietats físiques, així com per [[esterilització (microbiologia)|esterilitzar]] productes mèdics i alimentaris.<ref>{{cite conference | last = Jongen | first = Y. | last2 = Herer | first2 = A. | date = 2-5 maig 1996 | title = Electron Beam Scanning in Industrial Applications | booktitle =APS/AAPT Joint Meeting | publisher = [[American Physical Society]] | bibcode =1996APS..MAY.H9902J}}</ref> En [[radioteràpia]], els feixos d'electrons es generen amb [[accelerador de partícules lineal|acceleradors lineals]] per tractar tumors superficials. Com que el feix d'electrons només pot penetrar fins a una profunditat determinada abans de ser absorbit —normalment fins a 5 cm per electrons d'energies del rang de 5-20 MeV— la [[teleradioteràpia mitjançant electrons]] és útil per tractar lesions de la pell com ara [[Carcinoma basocel·lular|carcinomes basocel·lulars]]. Un feix d'electrons es pot utilitzar per complementar el tractament d'àrees que han estat irradiades amb [[raigs X]].<ref>{{ref-publicació|cognom = Beddar | nom = A.S. | article = Mobile linear accelerators for intraoperative radiation therapy | publicació = [[AORN Journal]] | any = 2001 | url = http://findarticles.com/p/articles/mi_m0FSL/is_/ai_81161386 | volum = 74 | pàgina = 700 | doi =10.1016/S0001-2092(06)61769-9 | exemplar = 5}}</ref><ref>{{ref-web|cognom=Gazda |nom= M.J. |cognom2= Coia |nom2= L.R. |data= 1 juny 2007 |títol= Principles of Radiation Therapy | url = http://www.cancernetwork.com/cancer-management/chapter02/article/10165/1165822 |editor= [[Cancer Network]]}}</ref>

Els [[accelerador de partícules|acceleradors de partícules]] fan ús dels camps elèctrics per propulsar els electrons i les seves antipartícules a energies elevades. Quan aquestes partícules passen a través de camps magnètics emeten radiació sincrotrònica. La intensitat d'aquesta radiació depèn de l'espín, la qual cosa causa la polarització del feix d'electrons: aquest procés es coneix com a [[efecte Sokolov–Ternov]].<ref group="nota">La polarització del feix d'electrons consisteix que els espins de tots els electrons apunten cap a una mateixa direcció. En altres paraules, les projeccions dels espins de tots els electrons sobre el seu vector de quantitat de moviment tenen el mateix signe.</ref> Els feixos d'electrons polaritzats poden ser útils per diversos tipus d'experiments. La radiació sincrotrònica també es pot fer servir per [[esmorteïment de radiació|refredar]] els feixos d'electrons, la qual cosa redueix la dispersió de quantitat de moviment de les partícules. Quan les partícules han accelerat a les energies necessàries es fa que col·lideixin feixos separats d'electrons i positrons. Les emissions d'energia resultants s'observen amb [[detector de partícules|detectors de partícules]] i s'estudien en el camp de la [[física de partícules]].<ref>{{ref-llibre| cognom = Chao | nom = A.W. | cognom2 = Tigner | nom2 = M. | any = 1999 | títol = Handbook of Accelerator Physics and Engineering | url = http://books.google.cat/?id=Z3J4SjftF1YC&pg=PA155 | editorial = [[World Scientific]] | pàgines = 155, 188 | isbn = 981-02-3500-3}}</ref>

=== Formació d'imatges<!--terme recomanat per termcat--> ===
La [[difracció d'electrons de baixa energia]] (LEED, de les seves sigles en anglès) és un mètode que consisteix a bombardejar un material cristal·lí amb un [[llum col·limada|raig col·limat]] d'electrons i llavors observar els patrons de difracció resultats per determinar l'estructura del material. L'energia necessària pels electrons és del rang de 20–200 eV.<ref>{{ref-llibre| cognom = Oura | nom = K. | coautors = ''et al.'' | any = 2003 | títol = Surface Science: An Introduction | pàgines = 1–45 | editorial = [[Springer Science+Business Media|Springer]] | isbn = 3-540-00545-5}}</ref> La tècnica de [[difracció d'electrons reflectits d'alta energia]] (RHEED, de les seves sigles en anglès) fa servir la reflexió d'un feix d'electrons disparat a diversos angles petits per caracteritzar la superfície de materials cristal·lins. L'energia del feix sol estar en el rang de 8–20 keV i l'angle d'incidència entre 1–4°.<ref>{{ref-llibre| cognom = Ichimiya | nom = A. | cognom2 = Cohen | nom2 = P.I. | any = 2004 | títol = Reflection High-energy Electron Diffraction | url = http://books.google.cat/?id=AUVbPerNxTcC&pg=PA1 | pàgines = 1 | editorial = [[Cambridge University Press]] | isbn = 0-521-45373-9}}</ref><ref>{{ref-publicació|cognom = Heppell | nom = T.A. | any = 1967 | article = A combined low energy and reflection high energy electron diffraction apparatus | publicació = [[Measurement Science and Technology|Journal of Scientific Instruments]] | volum = 44 | pàgines = 686–688 | doi =10.1088/0950-7671/44/9/311|bibcode = 1967JScI...44..686H | exemplar = 9}}</ref>

El [[microscopi electrònic]] dirigeix un feix localitzat d'electrons a un espècimen. Quan el feix interacciona amb el material, alguns electrons canvien de propietats com, per exemple, la direcció de moviment, l'angle, la fase relativa i l'energia. Si es pren nota d'aquests canvis del feix d'electrons, els microscopistes poden produir una imatge a nivell atòmic del material.<ref>{{ref-web|cognom=McMullan |nom= D. |any= 1993 |títol= Scanning Electron Microscopy: 1928–1965 | url = http://www-g.eng.cam.ac.uk/125/achievements/mcmullan/mcm.htm |editor= [[Universitat de Cambridge]]}}</ref> Sota llum blava, els [[microscopi òptic|microscopis òptics]] convencionals tenen una resolució limitada per la difracció d'uns 200 nm;<ref>{{ref-llibre| cognom = Slayter | nom = H.S. | any = 1992 | títol = Light and electron microscopy | url = http://books.google.cat/?id=LlePVS9oq7MC&pg=PA1 | pàgines = 1 | editorial = [[Cambridge University Press]] | isbn = 0-521-33948-0
}}</ref> en comparació, els microscopis electrònics estan limitats per la [[ona de matèria|longitud d'ona de De Broglie]] de l'electró. Aquesta longitud d'ona, per exemple, és de 0,0037 nm per electrons que s'acceleren en un potencial de 100.000 [[volt]]s.<ref>{{ref-llibre| cognom = Cember | nom = H. | any = 1996 | títol = Introduction to Health Physics | url = http://books.google.cat/?id=obcmBZe9es4C&pg=PA42 | pàgines = 42–43 | editorial = [[McGraw-Hill|McGraw-Hill Professional]] | isbn = 0-07-105461-8}}</ref> El [[microscopi electrònic de transmissió d'aberració corregida]] és capaç d'aconseguir una resolució per sota dels 0,05 nm, que és més que suficient per estudiar àtoms individuals.<ref>{{ref-publicació|cognom = Erni | nom = R. | coautors = ''et al.'' | any = 2009 | article = Atomic-Resolution Imaging with a Sub-50-pm Electron Probe | publicació = [[Physical Review Letters]] | volum = 102 | exemplar = 9 | pàgina = 096101 | doi =10.1103/PhysRevLett.102.096101 | pmid = 19392535
| bibcode=2009PhRvL.102i6101E}}</ref> Aquesta capacitat converteix el microscopi electrònic en un instrument de laboratori molt útil per formar imatges d'alta resolució. Tanmateix, els microscopis electrònics són aparells molt cars i costosos de mantenir.

Existeixen dos tipus principals de microscopis electrònics: els de [[microscopi electrònic de transmissió|transmissió]] i els de [[microscopi electrònic de rastreig|rastreig]]. Els microscopis electrònics de transmissió funcionen d'una manera similar que un [[retroprojector]]: un feix d'electrons passa a través d'una llesca de material i llavors és projectat mitjançant lents en un [[diapositiva|film fotogràfic]] o un [[sensor CCD|detector CCD]]. D'altra banda, els microscopis electrònics de rastreig produeixen la imatge mitjançant el [[rastreig]] d'un feix d'electrons localitzat al llarg de la mostra estudiada. La magnificació va des de 100× fins a 1,000,000× o més per tots dos tipus de microscopis. Finalment, el [[microscopi d'efecte túnel]] es basa en l'[[efecte túnel]] d'electrons que circulen entre un elèctrode afilat i el material estudiat per tal de generar imatges de resolució atòmica de la seva superfície.<ref name="bozzola_1999">{{ref-llibre| cognom = Bozzola | nom = J.J. | cognom2 = Russell | nom2 = L.D. | any = 1999| títol = Electron Microscopy: Principles and Techniques for Biologists | url = http://books.google.cat/?id=RqSMzR-IXk0C&pg=PA12 | editorial = [[Jones & Bartlett Learning|Jones & Bartlett Publishers]] | pàgines = 12, 197–199 | isbn = 0-7637-0192-0}}</ref><ref>{{ref-llibre| cognom = Flegler | nom = S.L. | cognom2 = Heckman Jr. | nom2 = J.W.| cognom3 = Klomparens | nom3 = K.L. | any = 1995 | títol = Scanning and Transmission Electron Microscopy: An Introduction | editorial = [[Oxford University Press]] | pàgines = 43–45 | isbn = 0-19-510751-9}}</ref><ref>{{ref-llibre| cognom = Bozzola | nom = J.J.| cognom2 = Russell | nom2 = L.D. | any = 1999 | títol = Electron Microscopy: Principles and Techniques for Biologists | url = http://books.google.cat/?id=RqSMzR-IXk0C&pg=PA9 | editorial = [[Jones & Bartlett Learning|Jones & Bartlett Publishers]] |edició=2a edició| pàgines = 9 | isbn = 0-7637-0192-0
}}</ref>

=== Altres aplicacions ===
En el [[làser d'electrons lliures]] (FEL, de les sigles en anglès) es fa passar un [[feix d'electrons relativistes]] a través d'un parell d'[[ondulador]]s que contenen matrius d'[[imant dipolar|imants dipolars]], els camps magnètics dels quals tenen direccions alternades. Els electrons emeten radiació sincrotrònica que, al seu torn, interacciona [[coherència (física)|coherentment]] amb els mateixos electrons. Això condueix a una forta amplificació del camp de radiació a la [[freqüència de ressonància]]. El FEL pot emetre una radiació electromagnètica coherent d'alta [[radiància|brillantor]] amb un ample rang de freqüències que va des de les [[microona|microones]] fins als raigs X suaus. Aquests aparells es podrien fer servir en un futur per tasques de fabricació, comunicació i també per aplicacions mèdiques com ara cirurgia de [[teixit tou|teixits tous]].<ref>{{ref-llibre| cognom = Freund | nom = H.P. | cognom2 = Antonsen | nom2 = T. | any = 1996 | títol = Principles of Free-Electron Lasers | url = http://books.google.cat/?id=73w9tqTgbiIC&pg=PA1 | pàgines = 1–30 | editorial = [[Springer Science+Business Media|Springer]] | isbn = 0-412-72540-1}}</ref>

Els electrons es troben al cor dels [[tub de raigs catòdics|tubs de raigs catòdics]], que han estat molt utilitzats com a aparells de visualització d'instruments de laboratori, [[monitor d'ordinador|monitors d'ordinador]] i [[televisió|televisors]].<ref>{{ref-llibre| cognom = Kitzmiller | nom = J.W. | any = 1995 | títol = Television Picture Tubes and Other Cathode-Ray Tubes: Industry and Trade Summary | pàgines = 3–5 | editorial = [[DIANE Publishing]] | isbn = 0-7881-2100-6}}</ref> En un [[tub fotomultiplicador]], cada fotó que xoca amb el [[fotocàtode]] inicia una allau d'electrons que produeix un pols de corrent detectable.<ref>{{ref-llibre| cognom = Sclater | nom = N. | any = 1999 | títol = Electronic Technology Handbook | pàgines = 227–228 | editorial = [[McGraw-Hill|McGraw-Hill Professional]] | isbn = 0-07-058048-0}}</ref> Els [[tub de buit|tubs de buit]] fan servir el flux d'electrons per manipular senyals elèctrics; van tenir un paper essencial en el desenvolupament de la tecnologia electrònica. Tanmateix, actualment ja han estat reemplaçats per [[estat sòlid (electrònica)|aparells d'estat sòlid]] com ara el [[transistor]].<ref>{{ref-web|any= 2008 |títol= The History of the Integrated Circuit | url = http://nobelprize.org/educational_games/physics/integrated_circuit/history/ |editor= [[Fundació Nobel]]}}</ref>

== Notes ==
{{referències|grup=nota|2}}

== Referències ==
{{Referències|refs=
<ref name="Dahl1997">
<cite id="refDahl1997">{{ref-llibre
 | cognom = Dahl | nom = P.F.
 | any = 1997
 | títol = Flash of the Cathode Rays: A History of J J Thomson's Electron
 | url = http://books.google.cat/?id=xUzaWGocMdMC&printsec=frontcover
 | pàgines = 72
 | editorial = [[CRC Press]]
 | isbn = 0-7503-0453-7
}}</cite></ref>
<ref name="buchwald1">
<cite id="refBaW2001">{{ref-llibre
 | cognom = Buchwald | nom = J.Z.
 | cognom2 = Warwick | nom2 = A.
 | any = 2001
 | títol = Histories of the Electron: The Birth of Microphysics
 | url = http://books.google.cat/?id=1yqqhlIdCOoC&pg=PA195
 | pàgines = 195-203
 | editorial = [[MIT Press]]
 | isbn = 0-262-52424-4
}}</cite></ref>
<ref name="thomson">
{{ref-publicació
 | cognom = Thomson | nom = J.J.
 | any = 1897
 | article = Cathode Rays
 | url = http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/thomson1897.html
 | publicació = [[Philosophical Magazine]]
 | volum = 44 | pàgina = 293
}}</ref>
<ref name="2010 CODATA">{{ref-llibre|autor=P.J. Mohr|coautors=B.N. Taylor, and D.B. Newell|data=2011|títol=The 2010 CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants |url = http://physics.nist.gov/constants |editor= National Institute of Standards and Technology |lloc= Gaithersburg, MD |llengua=anglès}}</ref>
}}

== Bibliografia ==
* {{ref-llibre|cognom=Mazón|nom=J|títol=El joc de la física: el tauler, les fitxes i les regles de l'univers|data=2020|editorial=Edicions de la Universitat de Barcelona|isbn=978-84-9168-417-6}}
* {{ref-web|cognom=Miralles López|nom=M.|títol=Probing the top quark couplings within the ATLAS detector and EFT global fits|data=2023|editor=[[Universitat de València]]|url=https://cds.cern.ch/record/2866419/files/CERN-THESIS-2023-116.pdf|llengua=anglès i català}}

== Vegeu també ==
{{Projectes germans|Viccionari=electró}}
* [[Anió]]
* [[Efecte Zeeman]]
* [[Parell solitari]]

== Enllaços externs ==
* {{ref-web
 |títol= The Discovery of the Electron
 |url= http://www.aip.org/history/electron/
 |editor= [[American Institute of Physics]], Center for History of Physics
 |llengua= anglès
 |consulta= 2012-12-09
 |arxiuurl= https://web.archive.org/web/20080316233916/http://www.aip.org/history/electron/
 |arxiudata= 2008-03-16
 }}
* {{ref-web|títol= Particle Data Group
 | url = http://pdg.lbl.gov/
 |editor= [[Universitat de Califòrnia]]
 |llengua= anglès
}}
* {{ref-llibre
 | cognom = Bock | nom = R.K.
 | cognom2 = Vasilescu | nom2 = A.
 | any = 1998
 | títol = The Particle Detector BriefBook
 | url = http://physics.web.cern.ch/Physics/ParticleDetector/BriefBook/
 | edició =14a ed.| editorial = [[Springer Science+Business Media|Springer]]
 | isbn = 3-540-64120-3
 | llengua = anglès
}}
* {{ref-web |url=http://www.edu365.cat/batxillerat/ciencies/taula/orbita.html |títol=Orbitals atòmics |editor=[[Edu365.cat]] |consulta=2012-12-09 |arxiuurl=https://web.archive.org/web/20110703001823/http://www.edu365.cat/batxillerat/ciencies/taula/orbita.html |arxiudata=2011-07-03}}

{{partícules}}
{{Article de qualitat}}
{{Autoritat}}

{{ORDENA:Electro}}
[[Categoria:Leptons]]
[[Categoria:Àtom]]
[[Categoria:Partícules subatòmiques]]
[[Categoria:Traduccions que són articles de qualitat]]
[[Categoria:Articles de qualitat de física]]