Mostrar código-fonte de Elétron

{{Info/partícula
 | bgcolour =
 | nome   = Elétron
 | imagem = [[Imagem:HAtomOrbitals.png|280px]]
 | descrição = Estimativas teóricas da densidade do elétron para orbitais do átomo do hidrogênio.
 | num_tipos =
 | classificação =
 | composição = [[partícula elementar]]<ref name="prl50"/>
 | família = [[Férmion]]
 | grupo  = [[Lépton]]
 | geração = Primeira
 | interação = [[Gravidade]], [[Força de Lorentz|eletromagnética]], [[Força fraca|fraca]]
 | partícula =
 | antipartícula = [[Pósitron]] (também chamado de antielétron)
 | estado =
 | teorizada = [[Richard Laming]] (1838–1851),<ref name="farrar"/><br />[[George Johnstone Stoney|G. Johnstone Stoney]] (1874) e outros.<ref name="arabatzis"/><ref name="buchwald1"/>
 | descoberta = [[J. J. Thomson]] (1897)<ref name="thomson"/>
 | símbolo = {{SubatomicParticle|Electron}}, {{SubatomicParticle|beta-}}
 | massa  = {{val|9.10938356|(11)|e=-31|ul=kg}}<ref name="2010 CODATA" /><br /><!--
         -->{{val|5.48579909070|(16)|e=-4|ul=u}}<ref name="2010 CODATA" /><br /><!--
         -->[{{val|1822.8884845|(14)}}]<sup>−1</sup>&nbsp;u<ref group=notas>A versão fracional do denominador é o inverso do valor decimal (junto com sua incerteza padrão relativa de {{val|4.2|e=-13|ul=u}}).</ref><br /><!--
         -->{{val|0.5109989461|(31)|ul=MeV/c2}}<ref name="2010 CODATA"/>
 | decaimento =
 | decaimento_de_partícula = estável ( > {{val|6.6|e=28|u=anos}}<ref name=bx2015>{{citar periódico
 | autor  = Agostini M. et al. ([[Borexino]] Coll.)
 | ano    = 2015
 | titulo = Test of Electric Charge Conservation with Borexino
 | url    = http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.115.231802
 | jornal = [[Physical Review Letters]]
 | volume = 115 |número = 23 |páginas = 231802
 | doi    = 10.1103/PhysRevLett.115.231802
 | bibcode =  2015PhRvL.115w1802A
 | arxiv  = 1509.01223
}}</ref>)
 | carga_elétrica = {{val|-1|ul=e}}<ref group=notas>A carga do elétron é o valor negativo da [[carga elementar]].</ref><br /><!--
                 -->{{val|-1.602176565|(35)|e=-19|ul=C}}<ref name="2010 CODATA" /><br /><!--
                 -->{{val|-4.80320451|(10)|e=-10|u=[[Statcoulomb|esu]]}}
 | radiação =
 | momento_do_dipolo_elétrico =
 | polarizabilidade_elétrica =
 | momento_magnético = {{gaps|−1.001|159|652|180|76(27)|u=[[Magnetão de Bohr|μ<sub>B</sub>]]}}<ref name="2010 CODATA" />
 | carga_de_cor =
 | spin   = {{frac|1|2}}
 | num_spin =
 | numero_leptonico =
 | numero_barionico =
 | estranheza =
}}{{Variante-português|electrão|elétron}}
O {{PBPE2|'''elétron'''|'''eletrão'''}} (do [[Língua grega|grego]] ήλεκτρον, ''élektron'', "[[âmbar]]") é uma [[partícula subatômica]], de símbolo {{SubatomicParticle|Electron}} ou {{SubatomicParticle|beta-}}, com [[carga elétrica]] negativa.<ref>{{citar web|titulo=JERRY COFF|url=http://www.universetoday.com/73323/what-is-an-electron/|acessodata=10 de setembro de 2010}}</ref> Pertence à [[Geração (física)|primeira geração]] da família dos [[lépton]]s,<ref name="curtis74"/> e considera-se que são [[partículas elementares]] porque não possuem componentes conhecidos.<ref name="prl50"/> A [[massa]] do elétron é aproximadamente 1/1836 da massa do [[próton]].<ref name="nist_codata_mu"/> As propriedades [[mecânica quântica|quânticas]] do elétron incluem um [[momento angular]] intrínseco (''[[spin]]'') fracionário, o que significa que é um [[férmion]]. Portanto, dois elétrons não podem ocupar o mesmo [[estado quântico]], de acordo com o [[princípio da exclusão de Pauli]].<ref name="curtis74"/> Como toda matéria, possui propriedades de [[dualidade onda-corpúsculo|ondas e de corpúsculos]]: pode [[Colisão|colidir]] com outras partículas, mas também pode ser [[difração de elétrons|difratado]], assim como a [[luz]]. As [[#Propriedades quânticas|propriedades ondulatórias dos elétrons]] são mais fáceis de se observar experimentalmente do que as de outras partículas como os [[nêutron]]s e [[próton]]s porque os elétrons têm uma massa menor e assim um [[onda de matéria|comprimento de onda de Broglie]] maior.

Os elétrons desempenham um papel essencial em muitos fenômenos [[física|físicos]], tais como a [[eletricidade]], o [[magnetismo]] e a [[condutividade térmica]]. Os elétrons estão sujeitos à ação de três interações fundamentais da natureza: a [[gravidade]], a [[força de Lorentz|força eletromagnética]] e a [[força fraca]].<ref name="anastopoulos1" /> Por ter carga elétrica, um elétron gera um [[campo elétrico]] em sua vizinhança. Quando se move em relação a um observador gera também um [[campo magnético]]. Campos eletromagnéticos externos afetam um elétron por meio da força de Lorentz. Elétrons irradiam energia na forma de [[fóton]]s quando acelerados. Elétrons são também essenciais em muitas aplicações tecnológicas, tais como a [[eletrônica]], a [[soldagem por feixe de elétrons|soldagem]], os [[tubos de raios catódicos]], a [[microscopia eletrônica]], a [[radioterapia]], os [[laser de elétrons livres|lasers]], os [[Detector a ionização de gás|detectores de radiação ionizante]] e os [[Acelerador de partículas|aceleradores de partículas]].

Interações envolvendo elétrons e outras partículas subatômicas são de interesse da [[química]] e da [[física nuclear]]. A interação entre os prótons, localizados no [[Núcleo atómico|núcleo atômico]], e os elétrons por meio da [[lei de Coulomb|força de Coulomb]] é responsável pela estrutura do átomo. As [[ligação química|ligações químicas]] são devidas à troca ou compartilhamento de elétrons entre dois ou mais átomos.<ref name=Pauling/> O [[Filosofia natural|filósofo natural]] [[Richard Laming]] foi o primeiro a teorizar o conceito de uma carga elétrica de quantidade indivisível para explicar as [[Propriedade química|propriedades químicas]] dos átomos em 1838.<ref name="arabatzis"/> O físico [[George Johnstone Stoney]] nomeou esta carga como ‘electron’ em 1891, enquanto que [[Joseph John Thomson]] e sua equipe identificaram a partícula em 1897.<ref name="thomson"/><ref name="dahl">[[#refDahl1997|Dahl (1997:122–185).]]</ref><ref name="wilson"/> Os elétrons também podem participar em [[Reação nuclear|reações nucleares]], tais como a [[nucleossíntese estelar]], onde são conhecidos como [[Partícula beta|partículas beta]]. Elétrons podem ser criados a partir do [[Emissão beta|decaimento beta]] de [[radioisótopo|isótopos radioativos]] e em colisões de alta energia, por exemplo quando os [[Raio cósmico|raios cósmicos]] entram na [[atmosfera terrestre]]. A [[antipartícula]] do elétron é denominada [[pósitron]]; tem muitas características idênticas às do elétron, mas sua [[carga elétrica]] é positiva. Quando um [[aniquilação pósitron-elétron|elétron colide com um pósitron]], ambas as partículas são totalmente [[Aniquilamento|aniquiladas]], produzindo [[Fotão|fóton]]s de [[Radiação gama|raios gama]].

== História e descobrimento do elétron ==
{{VT|História do eletromagnetismo}}

Os [[Grécia Antiga|gregos antigos]] observaram que o [[âmbar]] atraía pequenos objetos quando friccionado com a [[lã]]. Junto com o [[raio (meteorologia)|raio]], este fenômeno é uma das primeiras observações registradas com a [[Eletricidade#História|eletricidade]].<ref name="DictOrigins" /> Em seu tratado ''[[De Magnete]]'', publicado em 1600, o cientista inglês [[William Gilbert]] cunhou o termo em [[neolatim]] {{lang|la|''electricus''}}, para se referir a esta propriedade de atração de pequenos objetos após a [[Atrito|fricção]].<ref name="Baigrie1" /> Ambas as palavras ''elétrico'' e ''eletricidade'' são derivadas da forma latina ''{{lang|la|ēlectrum}}'' (que também é a raiz para a [[eletro|liga metálica de mesmo nome]]), que veio da palavra grega para o âmbar, {{lang|grc|ἤλεκτρον}} (''{{lang|grc-Latn|ēlektron}}'').

No início do século XVII, [[Francis Hauksbee]] e [[Charles François de Cisternay du Fay|Charles François du Fay]] descobriram de modo independente o que eles acreditavam ser dois tipos de eletricidade, uma gerada a partir da fricção do [[vidro]], e a outra da fricção da resina de âmbar. A partir disto, Du Fay teorizou que a eletricidade consistia de dois fluidos elétricos, ''vítreo'' e ''resinoso'', que são separados pela fricção e que se neutralizam quando combinados.<ref>{{citar livro
 |ultimo = Keithley |primeiro = J.F.
 |ano = 1999
 |titulo = The Story of Electrical and Magnetic Measurements: From 500 B.C. to the 1940s
 | url = https://books.google.com/?id=uwgNAtqSHuQC&pg=PR7
 |publicado = IEEE Press
 |páginas = 15, 20
 | isbn = 0-7803-1193-0
}}</ref> Uma década depois, [[Benjamin Franklin]] propôs que a eletricidade não era constituída por dois tipos de fluidos elétricos, mas pelo mesmo fluido sob diferentes pressões. Ele deu a eles a nomenclatura atual de [[carga elétrica|carga]] positiva e negativa.<ref>{{Citar web
 | título = Benjamin Franklin (1706–1790)
 | url = http://scienceworld.wolfram.com/biography/FranklinBenjamin.html
 | obra = [[ScienceWorld|Eric Weisstein's World of Biography]]
 | publicado = [[Wolfram Research]]
 | acessodata = 2010-12-16
}}</ref> Franklin imaginou que os portadores de carga fossem positivos.<ref>{{citar livro
 |ultimo1=Myers |primeiro1 = R.L.
 |ano = 2006
 |titulo = The Basics of Physics
 | url = https://books.google.com/books?id=KnynjL44pI4C&pg=PA242
 |publicado = Greenwood Publishing Group
 |página = 242
 | isbn = 0-313-32857-9
}}</ref>

Entre 1838 e 1851, o filósofo britânico [[Richard Laming]] desenvolveu a ideia de que o átomo seria composto de um núcleo de matéria cercado por partículas subatômicas com [[carga elétrica]] unitária.<ref name="farrar">
{{citar periódico
 |ultimo = Farrar |primeiro = W.V.
 |ano = 1969
 |titulo = Richard Laming and the Coal-Gas Industry, with His Views on the Structure of Matter
 |jornal = Annals of Science]
 | volume = 25 |páginas = 243–254
 | doi =10.1080/00033796900200141
 |número = 3
}}</ref> No início de 1846, o físico [[Wilhelm Eduard Weber|William Weber]] postulou que a eletricidade era composta de cargas fluidas positivas e negativas e que a interação entre elas seria descrita pela [[lei do inverso do quadrado]]. Após estudar o fenômeno da [[eletrólise]] em 1874, o físico [[George Johnstone Stoney]] sugeriu a existência de uma "quantidade de eletricidade singular definida", a carga de um [[íon]] [[Valência (química)|monovalente]]. Ele foi capaz de estimar o valor desta carga elementar ''e'' por meio da [[lei de Faraday da eletrólise]].<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Barrow |primeiro = J.D.
 |ano = 1983
 |titulo = Natural Units Before Planck
 |jornal = Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society]
 | volume = 24 |páginas = 24–26
 | bibcode = 1983QJRAS..24...24B
 | doi =
}}</ref> Entretanto, Stoney acreditava que essas cargas estariam permanentemente ligadas aos átomos e que não poderiam ser removidas. Em 1881, o físico [[Hermann von Helmholtz]] argumentou que tanto as cargas negativas quanto as positivas seriam subdivididas em partes elementares que "comportam-se como átomos de eletricidade".<ref name="arabatzis">
{{citar livro
 |ultimo = Arabatzis |primeiro = T.
 |ano = 2006
 |titulo = Representing Electrons: A Biographical Approach to Theoretical Entities
 | url = https://books.google.com/?id=rZHT-chpLmAC&pg=PA70
 |páginas = 70–74
 |publicado = University of Chicago Press
 | isbn = 0-226-02421-0
}}</ref>

Em 1881, Stoney criou o termo {{lang|en|''electrolion''}}, mas dez anos depois adotou a palavra {{lang|en|''electron''}} para descrever estas cargas elementares, escrevendo em 1894: "... uma estimativa foi feita para o valor correto dessa unidade fundamental notável, para a qual eu tenho desde então ousado sugerir o nome {{lang|en|''electron''}}.<ref group=notas>Tradução livre de ...an estimate was made of the actual amount of this most remarkable fundamental unit of electricity, for which I have since ventured to suggest the name ''electron''"</ref> Em 1906, uma proposta para mudar a nomenclatura para {{lang|en|''electrion''}} não foi bem sucedida porque [[Hendrik Lorentz]] preferiu manter a palavra {{lang|en|''electron''}}.<ref>{{citar livro
 |autor=Sōgo Okamura
 |titulo=History of Electron Tubes
 | url=https://books.google.com/books?id=VHFyngmO95YC&pg=PR11
 |acessodata=29 de maio de 2015
 |ano=1994
 |publicado=IOS Press
 | isbn=978-90-5199-145-1
 |página=11
 |citação=In 1881, Stoney named this electromagnetic 'electrolion'. It came to be called 'electron' from 1891. [...] In 1906, the suggestion to call cathode ray particles 'electrions' was brought up but through the opinion of Lorentz of Holland 'electrons' came to be widely used.}}</ref><ref>{{citar periódico
 |ultimo = Stoney |primeiro = G.J.
 |ano = 1894
 |titulo = Of the "Electron," or Atom of Electricity
 |jornal = Philosophical Magazine
 | volume = 38 |número = 5 |páginas = 418–420
 | doi =10.1080/14786449408620653
}}</ref> A palavra [[língua inglesa|inglesa]] ''electron'' é uma combinação das palavras ''<u>electr</u>ic'' e ''i<u>on</u>''.<ref>"electron, n.2". OED Online. March 2013. Oxford University Press. Accessed 12 April 2013 [http://www.oed.com/view/Entry/60302?rskey=owKYbt&result=2]</ref><ref>[http://www.dictionary.com/browse/electron]</ref> O sufixo -''on'' passou então a ser utilizado no nome de outras partículas subatômicas, tais como ''proton'' e ''neutron''.<ref>{{citar livro
 |ultimo = Soukhanov |primeiro = A.H. ed.<!-- using author field because editor field double-punctuates. -->
 |ano = 1986
 |titulo = Word Mysteries & Histories
 |página = 73
 |publicado = Houghton Mifflin Company
 | isbn = 0-395-40265-4
}}</ref><ref>{{citar livro
 |ultimo = Guralnik |primeiro = D.B. ed.<!-- using author field because editor field double-punctuates. -->
 |ano = 1970
 |titulo = Webster's New World Dictionary
 |publicado = Prentice Hall
 |página = 450
 | isbn =
}}</ref>

=== Descoberta ===
[[Imagem:Cyclotron motion wider view.jpg|direita|thumb|alt=Um tubo de vácuo de vidro redondo com um raio circular brilhando no interior|Um raio de elétrons defletidos em um círculo por um campo magnético.<ref>
{{citar livro
 |ultimo = Born |primeiro = M.
 |ultimo2 = Blin-Stoyle |primeiro2 = R.J.
 |ultimo3 = Radcliffe |primeiro3 = J.M.
 |ano = 1989
 |titulo = Atomic Physics
 | url = https://books.google.com/?id=NmM-KujxMtoC&pg=PA26
 |página = 26
 |publicado = Courier Dover
 | isbn = 0-486-65984-4
}}</ref>]]

Em 1869, o físico [[Johann Wilhelm Hittorf]] estudava a condutividade elétrica em gases rarefeitos e descobriu um brilho emitido do [[cátodo]] que aumentava em tamanho com a redução da pressão do gás. Em 1876, o físico [[Eugen Goldstein]] demonstrou que os raios deste brilho formavam uma sombra, e os apelidou de [[raios catódicos]].<ref>[[#refDahl1997|Dahl (1997:55–58).]]</ref> Durante a década de 1870, o físico e químico ''Sir'' [[William Crookes]] desenvolveu o primeiro tubo de raios catódicos com um [[vácuo]] no interior.<ref name="dekosky">
{{citar periódico
 |ultimo = DeKosky |primeiro = R.K.
 |ano = 1983
 |titulo = William Crookes and the quest for absolute vacuum in the 1870s
 |jornal = Annals of Science
 | volume = 40 |número = 1 |páginas = 1–18
 | doi =10.1080/00033798300200101
}}</ref> Ele então demonstrou que os raios luminescentes aparecendo dentro do tubo carregavam energia e se moviam do cátodo para o [[ânodo]]. Além disso, ao aplicar um campo magnético, ele foi capaz de defletir os raios, assim demonstrando que os raios se comportavam como se fossem carregados negativamente.<ref name="leicester">
{{citar livro
 |ultimo = Leicester |primeiro = H.M.
 |ano = 1971
 |titulo = The Historical Background of Chemistry
 | url = https://books.google.com/?id=aJZVQnqcwv4C&pg=PA221
 |páginas = 221–222
 |publicado = Courier Dover
 | isbn = 0-486-61053-5
}}</ref><ref>[[#refDahl1997|Dahl (1997:64–78).]]</ref> Em 1879, propôs que estas propriedades poderiam ser explicadas pelo que ele denominou 'matéria radiante'. Ele então sugeriu que este seria o quarto estado da matéria, consistindo de [[molécula]]s carregadas negativamente que eram projetadas com alta velocidade a partir do cátodo.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Zeeman |primeiro = P.<!-- Lockyer, Norman ed.: commenting out for now because editor field double-punctuates. -->
 |ano = 1907
 |titulo = Sir William Crookes, F.R.S
 | url = https://books.google.com/?id=UtYRAAAAYAAJ
 |jornal = Nature
 | volume = 77 |número = 1984 |páginas = 1–3
 | doi = 10.1038/077001a0
|bibcode = 1907Natur..77....1C
 |ultimo2 = Zeeman
 |primeiro2 = P. }}</ref>

O físico [[Arthur Schuster]] realizou um experimento similar ao de Crookes, colocando placas de metal paralelas aos raios catódicos e aplicando um [[potencial elétrico]] entre as placas. O campo defletia os raios em direção a placa carregada positivamente, fornecendo maiores evidências que os raios carregavam cargas negativas. Através da medição da quantidade de deflecção para um dado nível de [[corrente elétrica]], em 1890, Schuster foi capaz de estimar a [[relação massa-para-carga]] <!-- Nota: as referências mais antigas listam carga-para-massa em vez da moderna relação massa-carga --> dos componentes dos raios. Todavia, isto resultou em um valor que era mais de mil vezes superior ao que era esperado, então foi dado pouco crédito aos seus cálculos na época.<ref name="leicester"/><ref>[[#refDahl1997|Dahl (1997:99).]]</ref>

Em 1892, [[Hendrik Lorentz]] sugeriu que a massa destas partículas (elétrons) poderia ser consequência de sua carga elétrica.<ref>Frank Wilczek: "[http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=happy-birthday-electron Happy Birthday, Electron]" ''Scientific American'', June 2012.</ref>

Em 1896, o físico [[J. J. Thomson]], com seus colegas [[John Sealy Townsend|John S. Townsend]] e [[Harold A. Wilson]],<ref name="dahl"/> executaram experimentos indicando que os [[Raio catódico|raios catódicos]] eram partículas únicas, aos invés de ondas, átomos ou moléculas como era acreditado anteriormente.<ref name="thomson"/> Thomson fez boas estimativas tanto da carga ''e'' e da massa ''m'', descobrindo que as partículas dos raios catódicos, que ele chamou de "corpúsculos", teriam talvez um milésimo da massa do menor íon conhecido: o hidrogênio.<ref name="thomson"/><ref name="wilson">
{{citar livro
 |ultimo = Wilson |primeiro = R.
 |ano = 1997
 |titulo = Astronomy Through the Ages: The Story of the Human Attempt to Understand the Universe
 | url = https://books.google.com/?id=AoiJ3hA8bQ8C&pg=PA138
 |página = 138
 |publicado = CRC Press
 | isbn = 0-7484-0748-0
}}</ref> Ele demonstrou que a relação carga para massa, ''e''/''m'', era independente do material do cátodo. Também demonstrou que as partículas carregadas negativamente produzidas por materiais radioativos, pelo aquecimento de materiais e pelos materiais luminosos eram universais.<ref name="thomson"/><ref>{{Citar web
 | último = Thomson | primeiro = J.J.
 | ano = 1906
 | título = Nobel Lecture: Carriers of Negative Electricity
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-lecture.pdf
 | publicado = The Nobel Foundation
 | acessodata = 2008-08-25
}}</ref> O nome {{lang|en|''electron''}} foi novamente proposto para estas partículas pelo físico [[George FitzGerald|George Fitzgerald]], e o nome então ganhou aceitação universal.<ref name="leicester"/>
[[Imagem:Millikan.jpg|thumb|265x265px|Robert Millikan]]

Enquanto estudava a [[fluorescência]] natural de minerais em 1896, o físico [[Henri Becquerel]] descobriu que eles emitiam radiação sem nenhuma exposição a uma fonte externa de energia. Estes materiais [[Radioatividade|radioativos]] se tornaram o interesse de muitos cientistas, incluindo o físico [[Ernest Rutherford]] que descobriu que eles emitiam partículas. Ele denominou estas partículas como [[partícula alfa|alfa]] e [[partícula beta|beta]], com base na sua capacidade de penetrar a matéria.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Trenn |primeiro = T.J.
 |ano = 1976
 |titulo = Rutherford on the Alpha-Beta-Gamma Classification of Radioactive Rays
 |jornal = Isis
 | volume = 67 |número = 1 |páginas = 61–75
 | jstor = 231134
 | doi = 10.1086/351545
}}</ref> Em 1900, Becquerel demonstrou que os raios beta emitidos pelo [[Rádio (elemento químico)|rádio]] podiam ser defletidos por um campo elétrico, e que a relação massa-para-carga era a mesma que para os raios catódicos.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Becquerel |primeiro = H.
 |ano = 1900
 |titulo = Déviation du Rayonnement du Radium dans un Champ Électrique
 |jornal = Comptes rendus de l'Académie des sciences
 | volume = 130 |páginas = 809–815
|língua=fr}}</ref> Esta evidência fortaleceu a visão de que os elétrons existiam como componentes dos átomos.<ref name="BaW9091">[[#refBaW2001|Buchwald and Warwick (2001:90–91).]]</ref><ref>{{citar periódico
 |ultimo = Myers |primeiro = W.G.
 |ano = 1976
 |titulo = Becquerel's Discovery of Radioactivity in 1896
 | url = http://jnm.snmjournals.org/cgi/content/abstract/17/7/579
 |jornal = Journal of Nuclear Medicine
 | volume = 17 |número = 7 |páginas = 579–582
 | pmid = 775027
}}</ref>

A carga do elétron foi medida com mais cuidado pelos físicos [[Robert Andrews Millikan|Robert Millikan]] e [[Harvey Fletcher]] em sua [[experiência da gota de óleo]] de 1909. Este experimento usou um campo elétrico para prevenir uma gota de óleo carregada de cair pela ação da gravidade. Este dispositivo podia medir a carga elétrica de tão poucos íons quanto de 1 a 150, com uma margem de erro de menos de 0,3%. Experimentos comparáveis feitos anteriormente pela equipe de Thomson,<ref name="thomson"/> utilizando nuvens de gotas de água carregadas geradas pela eletrólise,<ref name="dahl"/> e em 1911 por [[Abram Ioffe]], obtiveram de modo independente o mesmo resultado que Millikan usando micropartículas de metal carregadas, cujos resultados foram em 1913.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Kikoin |primeiro = I.K.
 |ultimo2 = Sominskiĭ |primeiro2 = I.S.
 |ano = 1961
 |titulo = Abram Fedorovich Ioffe (on his eightieth birthday)
 |jornal = Soviet Physics Uspekhi
 | volume = 3 |páginas = 798–809
 | doi = 10.1070/PU1961v003n05ABEH005812
|bibcode = 1961SvPhU...3..798K
 |número = 5 }} Original publication in Russian: {{citar periódico
 |ultimo = Кикоин |primeiro = И.К.
 |ultimo2 = Соминский |primeiro2 = М.С.
 |ano = 1960
 |titulo = Академик А.Ф. Иоффе
 | url = http://ufn.ru/ufn60/ufn60_10/Russian/r6010e.pdf
 |jornal = Успехи Физических Наук
 | volume = 72 |número = 10 |páginas = 303–321
}}</ref> Todavia, gotas de óleo eram mais estáveis do que de água por causa de sua baixa taxa de evaporação, e assim eram mais adequadas para a experimentação por longos períodos de tempo.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Millikan |primeiro = R.A.
 |ano = 1911
 |titulo = The Isolation of an Ion, a Precision Measurement of its Charge, and the Correction of Stokes' Law
 |jornal = Physical Review
 | volume = 32 |número = 2 |páginas = 349–397
 | doi = 10.1103/PhysRevSeriesI.32.349
|bibcode = 1911PhRvI..32..349M }}</ref>

No início do século XX, foi descoberto que sob certas condições uma partícula carregada se movimentando rapidamente causava a condensação de vapor de água [[supersaturação|supersaturada]] ao longo do seu caminho. Em 1911, [[Charles Thomson Rees Wilson|Charles Wilson]] empregou este princípio para criar a [[Câmara de Wilson|câmara de nuvens]] para que pudesse fotografar os caminhos destas partículas, tais como os elétrons em alta velocidade.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Das Gupta |primeiro = N.N.
 |ultimo2 = Ghosh |primeiro2 = S.K.
 |ano = 1999
 |titulo = A Report on the Wilson Cloud Chamber and Its Applications in Physics
 |jornal = Reviews of Modern Physics
 | volume = 18 |páginas = 225–290
 | doi = 10.1103/RevModPhys.18.225
| bibcode=1946RvMP...18..225G
 |número = 2
}}</ref>

=== Teoria atômica ===
[[Imagem:Bohr atom model English.svg|direita|thumb|alt=Três círculos concêntricos sobre um núcleo, com um elétron se movendo do segundo para o primeiro e liberando um fóton|O [[Modelo atômico de Bohr]], mostrando os estados dos elétrons com energia [[número quântico|quantizada]] pelo número n. Um elétron caindo para as órbitas inferiores emite um fóton com a mesma energia entre os orbitais.]]

Em 1914, experimentos dos físicos [[Ernest Rutherford]], [[Henry Moseley]], [[James Franck]] e [[Gustav Ludwig Hertz|Gustav Hertz]] demonstraram amplamente a estrutura de um átomo como um [[núcleo atômico|núcleo]] de carga positiva cercado por elétrons de baixa massa.<ref name="smirnov"/> Em 1913, o físico [[Niels Bohr]] postulou que os elétrons residiam em estados de energia quantizada, com a energia determinada pelo momento angular das órbitas do elétron sobre o núcleo. Os elétrons poderiam se mover entre estes estados, ou órbitas, pela emissão ou absorção de fótons em frequências específicas. Por meio destas órbitas quantizadas, ele explicou com precisão as [[linhas espectrais]] do átomo de hidrogênio.<ref>{{Citar web
 | último = Bohr | primeiro = N.
 | ano = 1922
 | título = Nobel Lecture: The Structure of the Atom
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1922/bohr-lecture.pdf
 | publicado = The Nobel Foundation
 | acessodata = 2008-12-03
}}</ref> Porém, o modelo de Bohr falhou em explicar a intensidade relativa das linhas espectrais e não foi bem sucedido em explicar o espectro de átomos mais complexos.<ref name="smirnov">
{{citar livro
 |ultimo = Smirnov |primeiro = B.M.
 |ano = 2003
 |titulo = Physics of Atoms and Ions
 | url = https://books.google.com/?id=I1O8WYOcUscC&pg=PA14
 |páginas = 14–21
 |publicado = Springer
 | isbn = 0-387-95550-X
}}</ref>

As ligações químicas entre átomos foram explicadas por [[Gilbert N. Lewis|Gilbert Newton Lewis]], que em 1916 propôs que a [[ligação covalente]] entre dois átomos é mantida por um par de elétrons compartilhados entre eles.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Lewis |primeiro = G.N.
 |ano = 1916
 |titulo = The Atom and the Molecule
 |jornal = Journal of the American Chemical Society]
 | volume = 38 |número = 4 |páginas = 762–786
 | doi = 10.1021/ja02261a002
}}</ref> Posteriormente, em 1927, [[Walter Heitler]] e [[Fritz London]] deram uma explicação completa da formação do par de elétrons e a ligação química em termos de [[mecânica quântica]].<ref name=Arabatzis>
{{citar periódico
 |ultimo = Arabatzis |primeiro = T.
 |ultimo2 = Gavroglu |primeiro2 = K.
 |ano = 1997
 |titulo = The chemists' electron
 |jornal = European Journal of Physics
 | volume = 18 |páginas = 150–163
 | doi = 10.1088/0143-0807/18/3/005
|bibcode = 1997EJPh...18..150A
 |número = 3 }}</ref> Em 1919, o químico [[Irving Langmuir]] elaborou o modelo estático de Lewis do átomo e sugeriu que todos os elétrons eram distribuídos em sucessivas "camadas esféricas (quase) concêntricas, de mesma espessura".<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Langmuir |primeiro = I.
 |ano = 1919
 |titulo = The Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules
 |jornal = Journal of the American Chemical Society
 | volume = 41 |número = 6 |páginas = 868–934
 | doi = 10.1021/ja02227a002
}}</ref> As camadas, por sua vez, eram divididas em um número de células, cada uma contendo um par de elétrons. Com este modelo, Langmuir foi capaz de explicar qualitativamente as [[propriedade química|propriedades químicas]] de todos os elementos na tabela periódica,<ref name=Arabatzis/> os quais já se sabia que se repetiam amplamente entre eles de acordo com a [[tabela periódica|lei periódica]].<ref>{{citar livro
 |ultimo = Scerri |primeiro = E.R.
 |ano = 2007
 |titulo = The Periodic Table
 | url = https://books.google.com/?id=SNRdGWCGt1UC&pg=PA205
 |páginas = 205–226
 |publicado = Oxford University Press
 | isbn = 0-19-530573-6
}}</ref>

Em 1924, o físico [[Wolfgang Pauli]] observou que a estrutura em forma de camada do átomo poderia se explicada por um conjunto de quatro parâmetros que definiriam cada estado de energia quântica, enquanto cada estado fosse inabitado por não mais que um único elétron. (Esta proibição contra mais de um elétron ocupando o mesmo estado de energia quântica ficou conhecida como [[princípio da exclusão de Pauli]].).<ref>{{citar livro
 |ultimo = Massimi |primeiro = M.
 |ano = 2005
 |titulo = Pauli's Exclusion Principle, The Origin and Validation of a Scientific Principle
 | url = https://books.google.com/?id=YS91Gsbd13cC&pg=PA7
 |páginas = 7–8
 |publicado = Cambridge University Press
 | isbn = 0-521-83911-4
}}</ref> O mecanismo físico para explicar o quarto parâmetro, que tinha dois valores possíveis distintos, foi elaborado pelos físicos [[Samuel Goudsmit]] e [[George Uhlenbeck]]. Em 1925, Goudsmit e Uhlenbeck sugeriram que um elétron, além do momento angular de sua órbita, possuía um momento angular intrínseco e [[momento magnético|momento dipolo magnético]].<ref name="smirnov"/><ref>{{citar periódico
 |ultimo = Uhlenbeck |primeiro = G.E.
 |ultimo2 = Goudsmith |primeiro2 = S.
 |ano = 1925
 |titulo = Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons
 |jornal = Die Naturwissenschaften
 | volume = 13 |número = 47
 | bibcode = 1925NW.....13..953E
|doi = 10.1007/BF01558878
 |páginas = 953–954 |língua=de}}</ref> O momento angular intrínseco ficou conhecido como [[Spin (física)|spin]] e explicou a divisão misteriosa das linhas espectrais observadas em [[espectrômetro]]s de alta resolução; este fenômeno ficou conhecido como divisão da [[estrutura fina]].<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Pauli |primeiro = W.
 |ano = 1923
 |titulo = Über die Gesetzmäßigkeiten des anomalen Zeemaneffektes
 |jornal = Zeitschrift für Physik
 | volume = 16 |número = 1 |páginas = 155–164
 | bibcode = 1923ZPhy...16..155P
 | doi = 10.1007/BF01327386
|língua=de}}</ref>

=== Mecânica quântica ===
{{VT|História da mecânica quântica}}

Em sua dissertação ''{{lang|fr|Recherches sur la théorie des quanta}}'' (Pesquisa na Teoria Quântica), o físico [[Louis de Broglie]] teorizou que toda a matéria possuía uma [[onda de matéria]] similar à [[luz]].<ref name="de_broglie">
{{Citar web
 | último = de Broglie | primeiro = L.
 | ano = 1929
 | título = Nobel Lecture: The Wave Nature of the Electron
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1929/broglie-lecture.pdf
 | publicado = The Nobel Foundation
 | acessodata = 2008-08-30
}}</ref> Isto é, sob condições apropriadas, elétrons e outras matérias iriam demonstrar propriedades tanto de partículas como de ondas. As [[Teoria corpuscular da luz|propriedades corpusculares]] de uma partícula são demonstradas quando apresentam uma posição localizada no espaço ao longo de sua trajetória em um dado momento.<ref>{{citar livro
 |ultimo = Falkenburg |primeiro = B.
 |ano = 2007
 |titulo = Particle Metaphysics: A Critical Account of Subatomic Reality
 | url = https://books.google.com/?id=EbOz5I9RNrYC&pg=PA85
 |página = 85
 |publicado = Springer
 | isbn = 3-540-33731-8
}}</ref> A natureza similar às ondas é observada, por exemplo, quando um raio de luz passa através de fendas paralelas e cria padrões de [[interferência]]. Em 1927, o efeito da interferência foi observado em um raio de elétrons pelo físico [[George Paget Thomson]] com um filme de metal fino e pelos físicos [[Clinton Davisson]] e [[Lester Germer]] usando um cristal de [[níquel]].<ref>{{Citar web
 | último = Davisson | primeiro = C.
 | ano = 1937
 | título = Nobel Lecture: The Discovery of Electron Waves
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1937/davisson-lecture.pdf
 | publicado = The Nobel Foundation
 | acessodata = 2008-08-30
}}</ref>

[[Imagem:Orbital s1.png|direita|thumb|alt=Uma nuvem azul simétrica que diminui de intensidade do centro para o exterior|Na mecânica quântica, o comportamento do elétron em um átomo é descrito por um [[orbital atômico]], que é a probabilidade de distribuição ao invés de uma órbita. Na figura, as sombras indicam a probabilidade relativa de "encontrar" um elétron, dada a energia correspondente para um [[número quântico]], naquele ponto.]]

A previsão de De Broglie da natureza de onda para os elétrons levou a [[Erwin Schrödinger]] postular uma equação de onda para os elétrons se movendo sob a influência do núcleo do átomo. Em 1926, esta equação, a [[equação de Schrödinger]], descreveu com sucesso como os elétrons se propagam.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Schrödinger |primeiro = E.
 |ano = 1926
 |titulo = Quantisierung als Eigenwertproblem
 |jornal = Annalen der Physik
 | volume = 385 |número = 13 |páginas = 437–490
 | bibcode = 1926AnP...385..437S
 | doi = 10.1002/andp.19263851302
|língua=de}}</ref>

Ao invés de produzir uma solução que determinava a localização de um elétron ao longo do tempo, esta equação também poderia ser usada para predizer a probabilidade de encontrar um elétron perto de uma posição, especialmente uma posição perto de onde o elétron estava ligado no espaço, para o qual a equação de onda do elétron não mudava ao longo do tempo. Esta abordagem levou a segunda formulação da mecânica quântica (a primeira sendo de Heisenberg em 1925), e as soluções da equação de Schrödinger, assim como de Heisenberg, forneceram derivações para os estados energéticos de um elétron em um átomo de hidrogênio que eram equivalentes a aqueles que tinham sido fornecidos inicialmente por Bohr em 1913, e que eram conhecidos por reproduzir o espectro do hidrogênio.<ref>{{citar livro
 |ultimo = Rigden |primeiro = J.S.
 |ano = 2003
 |titulo = Hydrogen
 | url = https://books.google.com/?id=FhFxn_lUvz0C&pg=PT66
 |publicado = Harvard University Press
 |páginas = 59–86
 | isbn = 0-674-01252-6
}}</ref> Depois que o ''[[momento magnético do elétron|spin]]'' e a interação de múltiplos elétrons foi considerada, a mecânica quântica posteriormente tornou possível predizer a configuração dos elétrons nos átomos com números atômicos maiores que do hidrogênio.<ref>{{citar livro
 |ultimo = Reed |primeiro = B.C.
 |ano = 2007
 |titulo = Quantum Mechanics
 | url = https://books.google.com/?id=4sluccbpwjsC&pg=PA275
 |páginas = 275–350
 |publicado = Jones & Bartlett Publishers
 | isbn = 0-7637-4451-4
}}</ref>

Em 1928, baseado no trabalho de Wolfgang Pauli, [[Paul Dirac]] desenvolveu um modelo para o elétron&nbsp;– a [[equação de Dirac]], consistente com a [[teoria da relatividade]], pela aplicação das considerações de simetria e relativística para a formulação do [[Hamiltoniano (mecânica quântica)|Hamiltoniano]] da mecânica quântica no campo eletromagnético.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Dirac |primeiro = P.A.M.
 |ano = 1928
 |titulo = The Quantum Theory of the Electron
 |jornal = Proceedings of the Royal Society A
 | volume = 117 |número = 778 |páginas = 610–624
 | doi = 10.1098/rspa.1928.0023
|bibcode = 1928RSPSA.117..610D }}</ref> Para resolver alguns problemas com sua equação relativística, em 1930 Dirac desenvolveu um modelo de um vácuo como um mar infinito de partículas tendo energia negativa, que foi apelidado de [[mar de Dirac]]. Isto o levou a predizer a existência de um pósitron, uma contraparte de [[antimatéria]] do elétron.<ref>{{Citar web
 | último = Dirac | primeiro = P.A.M.
 | ano = 1933
 | título = Nobel Lecture: Theory of Electrons and Positrons
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1933/dirac-lecture.pdf
 | publicado = The Nobel Foundation
 | acessodata = 2008-11-01
}}</ref> Esta partícula foi descoberta em 1932 por [[Carl David Anderson|Carl Anderson]], que sugeriu chamar os elétrons padrões de ''negatrons'', e usar o ''elétron'' como um termo genérico para descrever ambas as variantes carregadas negativamente e positivamente.

Em 1947, [[Willis Lamb]], em colaboração com [[Robert Retherford]], descobriu que certos estados quânticos do átomo de hidrogênio, que deveriam ter a mesma energia, eram deslocados em relação ao outro, a diferença sendo o [[desvio de Lamb]]. Na mesma época, [[Polykarp Kusch]], trabalhando com [[Henry M. Foley]], descobriu que o momento magnético do elétron é levemente superior ao previsto pela teoria de Dirac. Esta pequena diferença foi posteriormente chamada de [[momento dipolo magnético anômalo]] do elétron. Posteriormente, tal diferença foi explicada pela teoria da [[eletrodinâmica quântica]], desenvolvida por [[Sin-Itiro Tomonaga]], [[Julian Schwinger]] e [[Richard Feynman]] no final da década de 1940.<ref>{{Citar web
 | título = The Nobel Prize in Physics 1965
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1965/
 | publicado = The Nobel Foundation
 | acessodata = 2008-11-04
}}</ref>

=== Aceleradores de partículas ===
Com o desenvolvimento do [[acelerador de partícula]]s durante a primeira metade do século XX, os físicos começaram a estudar em profundidade as propriedades das partículas subatômicas.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Panofsky |primeiro = W.K.H.
 |ano = 1997
 |titulo = The Evolution of Particle Accelerators & Colliders
 | url = http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/27/1/27-1-panofsky.pdf
 |jornal = Beam Line
 | volume = 27 |número=1 |páginas = 36–44
 |publicado = [[Stanford University]]
 |acessodata = 2008-09-15
}}</ref>

A primeira tentativa bem sucedida de acelerar elétrons usando a [[indução eletromagnética]] foi feita em 1942 por [[Donald William Kerst|Donald Kerst]]. Seu [[betatron]] inicial alcançou a energia de 2,3&nbsp;MeV, enquanto betatrons subsequentes alcançaram 300&nbsp;MeV. Em 1947, a [[radiação síncrotron]] foi descoberta com um elétron síncroton de 70&nbsp;MeV pela [[General Electric]]. Esta radiação foi causada pela aceleração de elétrons, movendo-se próximos a velocidade da luz através do campo magnético.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Elder |primeiro = F.R.
 |ano = 1947
 |titulo = Radiation from Electrons in a Synchrotron
 |jornal = Physical Review
 | volume = 71 |número = 11 |páginas = 829–830
 | doi = 10.1103/PhysRev.71.829.5
|bibcode = 1947PhRv...71..829E |display-authors=etal}}</ref>

Com um raio de energia de 1,5&nbsp;GeV, o primeiro colisor de partículas de alta energia foi o [[ADONE]], que iniciou sua operação em 1968.<ref>{{citar livro
 |ultimo = Hoddeson |primeiro = L.
 |ano = 1997
 |titulo = The Rise of the Standard Model: Particle Physics in the 1960s and 1970s
 | url = https://books.google.com/?id=klLUs2XUmOkC&pg=PA25
 |páginas = 25–26
 |publicado = Cambridge University Press
 | isbn = 0-521-57816-7
|display-authors=etal}}</ref>

Este dispositivo acelerou elétrons e pósitrons em direções opostas, efetivamente dobrando a energia de suas colisões quando comparadas com a colisão de um alvo estático com um elétron.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Bernardini |primeiro = C.
 |ano = 2004
 |titulo = AdA: The First Electron–Positron Collider
 |jornal = Physics in Perspective
 | volume = 6 |número = 2 |páginas = 156–183
 | bibcode = 2004PhP.....6..156B
 | doi = 10.1007/s00016-003-0202-y
}}</ref> O [[Grande Colisor de Elétrons e Pósitrons]] da [[Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear]], que esteve operacional entre 1989 e 2000, alcançou colisões energéticas de 209&nbsp;GeV e fez importantes medições para o [[Modelo Padrão]] da física de partículas.<ref>{{citar web
 |ano = 2008
 |titulo = Testing the Standard Model: The LEP experiments
 | url = http://public.web.cern.ch/PUBLIC/en/Research/LEPExp-en.html
 |publicado = [[CERN]]
 |acessodata = 2008-09-15
}}</ref><ref>{{citar periódico
 |ano = 2000
 |titulo = LEP reaps a final harvest
 | url = http://cerncourier.com/cws/article/cern/28335
 |jornal = CERN Courier
 | volume = 40 |número = 10
}}</ref>

== Características ==
[[Imagem:Standard Model of Elementary Particles.svg|thumb|300px|alt=Uma tabela com quatro colunas e quatro linhas, cada célula contendo um identificador de partícula|Modelo padrão de partículas elementares. O elétron (símbolo e) está na esquerda.|esquerda]]
=== Classificação ===
No [[modelo padrão]] da física de partículas, os elétrons pertencem ao grupo de partículas subatômicas chamadas de [[lépton]]s, o qual se acredita ser uma [[partícula elementar]] ou fundamental. Os elétrons tem a menor massa de um lépton carregado (ou partícula eletricamente carregada de qualquer tipo) e pertencem à [[Geração (física)|primeira geração]] de partículas fundamentais.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Frampton |primeiro = P.H.
 |ano = 2000
 |titulo = Quarks and Leptons Beyond the Third Generation
 |jornal = Physics Reports
 | volume = 330 |páginas = 263–348
 | doi = 10.1016/S0370-1573(99)00095-2
|arxiv = hep-ph/9903387 |bibcode = 2000PhR...330..263F
 |ultimo2 = Hung
 |primeiro2 = P.Q.
 |ultimo3 = Sher
 |primeiro3 = Marc
 |número = 5–6 }}</ref> A segunda e a terceira gerações contêm léptons carregados, o [[múon]] e o [[tau (partícula)|tau]], que são idênticos ao elétron em carga, ''[[spin]]'' e [[interação fundamental|interações fundamentais]], porém são mais massivos. Léptons diferem dos outros constituintes básicos das matérias, os [[quark]]s, por não interagirem por meio da [[força forte]]. Todos os membros do grupo dos léptons são [[férmion]]s, porque todos eles possuem um ''spin'' fracionário; o elétron tem um ''spin'' de {{sfrac|1|2}}.<ref name="raith">
{{citar livro
 |ultimo = Raith |primeiro = W.
 |ultimo2 = Mulvey |primeiro2 = T.
 |ano = 2001
 |titulo = Constituents of Matter: Atoms, Molecules, Nuclei and Particles
 |páginas = 777–781
 |publicado = CRC Press
 | isbn = 0-8493-1202-7
}}</ref>

=== Propriedades fundamentais ===
A [[massa|massa invariante]] de um elétron é aproximadamente de [[Ordens de magnitude (massa)|{{val|9.109|e=-31}}]] quilogramas,<ref name="CODATA"/> ou {{val|5.489|e=-4}} [[unidades de massa atômica]]. Com base no princípio de Einstein da [[equivalência massa-energia]], esta massa corresponde a um resto de energia de [[Ordens de magnitude (energia)|0.511&nbsp;MeV]]. A razão entre a massa de um [[próton]] e a de um elétron é de aproximadamente {{Fmtn|1836}}.<ref name=nist_codata_mu>
{{citar web
 |titulo = CODATA value: proton-electron mass ratio
 | url = http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme
 |trabalho = 2006 CODATA recommended values
 |publicado = National Institute of Standards and Technology
 |acessodata = 2009-07-18
}}</ref><ref>{{citar livro
 |ultimo = Zombeck |primeiro = M.V.
 |ano = 2007
 |titulo = Handbook of Space Astronomy and Astrophysics
 | url = https://books.google.com/?id=tp_G85jm6IAC&pg=PA14
 |edição = 3rd |página = 14
 |publicado = Cambridge University Press
 | isbn = 0-521-78242-2
}}</ref> Medições astronômicas demonstram que a [[proporção mássica entre o próton e o elétron]] tem mantido o mesmo valor por pelo menos a metade da [[idade do universo]], conforme foi previsto pelo modelo padrão.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Murphy |primeiro = M.T.
 |ano = 2008
 |titulo = 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
 |jornal = Science
 | volume = 320 |número = 5883 |páginas = 1611–1613
 | doi = 10.1126/science.1156352
 | pmid = 18566280
|bibcode = 2008Sci...320.1611M |arxiv = 0806.3081 |display-authors=etal}}</ref>

Elétrons têm uma [[carga elétrica]] de {{val|-1.602|e=-19}} [[Coulomb]],<ref name="CODATA">The original source for CODATA is {{citar periódico
 |ultimo = Mohr |primeiro = P.J.
 |ultimo2 = Taylor |primeiro2 = B.N.
 |ultimo3 = Newell |primeiro3 = D.B.
 |ano = 2006
 |titulo = CODATA recommended values of the fundamental physical constants
 |jornal = Reviews of Modern Physics
 | volume = 80 |páginas = 633–730
 | doi = 10.1103/RevModPhys.80.633 | bibcode=2008RvMP...80..633M
 |número = 2
|arxiv = 0801.0028 }}
:Individual physical constants from the CODATA are available at: {{citar web
 | url = http://physics.nist.gov/cuu/
 |titulo = The NIST Reference on Constants, Units and Uncertainty
 |publicado = [[National Institute of Standards and Technology]]
 |acessodata = 2009-01-15
}}</ref> que é utilizada como unidade padrão para a carga de partículas subatômicas, e também é chamada de [[carga elementar]]. Esta carga elementar tem uma incerteza relativa padrão de {{val|2.2|e=-8}}.<ref name="CODATA"/> Dentro dos limites da precisão experimental, a carga do elétron é idêntica a do próton, porém com o sinal oposto.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Zorn |primeiro = J.C.
 |ultimo2 = Chamberlain |primeiro2 = G.E.
 |ultimo3 = Hughes |primeiro3 = V.W.
 |ano = 1963
 |titulo = Experimental Limits for the Electron-Proton Charge Difference and for the Charge of the Neutron
 |jornal = Physical Review
 | volume = 129 |número = 6 |páginas = 2566–2576
 | doi = 10.1103/PhysRev.129.2566
|bibcode = 1963PhRv..129.2566Z }}</ref> Uma vez que o símbolo ''e'' é utilizado para a [[carga elementar]], o elétron é comumente simbolizado pelo {{subatomicParticle|electron}}, no qual o sinal negativo indica a carga negativa. O pósitron é simbolizado pelo {{subatomicParticle|positron}} porque tem as mesmas propriedades que o elétron porém com uma carga positiva ao invés da negativa.<ref name="raith"/><ref name="CODATA"/>

O elétron tem um [[momento angular]] intrínseco ou ''spin'' de {{sfrac|1|2}}.<ref name="CODATA"/> Esta propriedade é normalmente estabelecida ao se referir ao elétron como uma partícula [[spin-½|spin-{{sfrac|1|2}}]].<ref name="raith"/> Para tais partículas a magnitude do ''spin'' é {{sfrac|{{radic|3}}|2}}&nbsp;''ħ''.<ref group="notas">Esta magnitude é obtida a partir do número quântico do spin conforme
:<math>\begin{alignat}{2}
 S & = \sqrt{s(s + 1)} \cdot \frac{h}{2\pi} \\
   & = \frac{\sqrt{3}}{2} \hbar \\
\end{alignat}</math>
para o número quântico ''s'' = {{sfrac|1|2}}.

Ver: {{citar livro
 |ultimo = Gupta |primeiro = M.C.
 |ano = 2001
 |titulo = Atomic and Molecular Spectroscopy
 | url = https://books.google.com/?id=0tIA1M6DiQIC&pg=PA81
 |página = 81
 |publicado = New Age Publishers
 | isbn = 81-224-1300-5
}}</ref> enquanto o resultado de uma medição de uma [[projeção (matemática)|projeção]] de um ''spin'' em qualquer eixo pode ser somente ±{{sfrac|''ħ''|2}}. Além do ''spin'', o elétron tem um [[momento magnético do elétron|momento magnético]] ao longo do eixo giratório.<ref name="CODATA"/> É aproximadamente igual a um [[Magnetão de Bohr]],<ref name=Hanneke/>{{refn|Magnetão de Bohr:
:<math>\textstyle\mu_{\mathrm{B}}=\frac{e\hbar}{2m_{\mathrm{e}}}.</math>|group=notas}} que é uma constante física de valor igual a {{val|9.27400915|(23)|e=-24|u=[[joule]]s por [[tesla (unidade)|tesla]]}}.<ref name="CODATA"/> A orientação do ''spin'' com respeito ao momento do elétron define a propriedade das partículas elementares conhecida como [[helicidade (física de partículas)|helicidade]].<ref name="anastopoulos">
{{citar livro
 |ultimo = Anastopoulos |primeiro = C.
 |ano = 2008
 |titulo = Particle Or Wave: The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics
 | url = https://books.google.com/?id=rDEvQZhpltEC&pg=PA261
 |publicado = Princeton University Press
 |páginas = 261–262
 | isbn = 0-691-13512-6
}}</ref>

O elétron não possui [[Préon|subestrutrutura]] conhecida.<ref name="prl50">
{{citar periódico
 |ultimo = Eichten |primeiro = E.J.
 |ultimo2 = Peskin |primeiro2 = M.E.
 |ultimo3 = Peskin |primeiro3 = M.
 |ano = 1983
 |titulo = New Tests for Quark and Lepton Substructure
 |jornal = Physical Review Letters
 | volume = 50 |páginas = 811–814 |número = 11
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.50.811 | bibcode=1983PhRvL..50..811E
}}</ref><ref>{{citar periódico
 |ultimo = Gabrielse |primeiro = G.
 |ano = 2006
 |titulo = New Determination of the Fine Structure Constant from the Electron ''g'' Value and QED
 |jornal = Physical Review Letters
 | volume = 97 |páginas = 030802(1–4)
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.97.030802
| bibcode=2006PhRvL..97c0802G
 |número = 3
|display-authors=etal}}</ref> e assume-se ser um [[ponto material]] com uma [[Ponto material#carga pontual|carga pontual]] e nenhuma extensão espacial.<ref name="curtis74">
{{citar livro
 |ultimo = Curtis |primeiro = L.J.
 |ano = 2003
 |titulo = Atomic Structure and Lifetimes: A Conceptual Approach
 | url = https://books.google.com/?id=KmwCsuvxClAC&pg=PA74
 |página = 74
 |publicado = Cambridge University Press
 | isbn = 0-521-53635-9
}}</ref> Na [[física clássica]], o momento angular e o momento magnético de um objeto dependem de suas dimensões físicas. Consequentemente, o conceito de um elétron sem dimensões possuir estas propriedades não está de acordo com observações experimentais em armadilhas de Penning que indicam o elétron com um raio finito e não-nulo. Uma possível explicação para esta situação paradoxal é descrita abaixo na subseção "[[Partículas virtuais]]" ao levar em consideração a [[transformação Foldy–Wouthuysen]].{{Carece de fontes|data=julho de 2023}}

Uma medição em 2023 confirma a forma esférica do elétron.<ref>{{Citar periódico |url=https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg4084 |título=An improved bound on the electron’s electric dipole moment |data=2023-07-07 |acessodata=2023-07-11 |periódico=Science |número=6653 |ultimo=Roussy |primeiro=Tanya S. |ultimo2=Caldwell |primeiro2=Luke |paginas=46–50 |lingua=en |doi=10.1126/science.adg4084 |issn=0036-8075 |ultimo3=Wright |primeiro3=Trevor |ultimo4=Cairncross |primeiro4=William B. |ultimo5=Shagam |primeiro5=Yuval |ultimo6=Ng |primeiro6=Kia Boon |ultimo7=Schlossberger |primeiro7=Noah |ultimo8=Park |primeiro8=Sun Yool |ultimo9=Wang |primeiro9=Anzhou}}</ref> A redondeza quase perfeita dos elétrons aprofunda o mistério por trás de como o universo passou a ser preenchido com matéria em oposição à sua contraparte, a antimatéria.<ref>{{Citar web|ultimo=Conover|primeiro=Emily|url=https://www.sciencenews.org/article/electron-round-new-measurement-matter-physics|titulo=Electrons are extremely round, a new measurement confirms|data=2023-07-06|acessodata=2023-07-11|lingua=en-US}}</ref>

O problema do raio do elétron é um desafio para a física teórica moderna. A admissão da hipótese de um raio finito de um elétron é incompatível com as premissas da teoria da relatividade. Por outro lado, um elétron como um ponto (raio zero) gera dificuldades matemáticas sérias devido a [[autoenergia]] do elétron tender ao infinito.<ref>[[Eduard Shpolsky]], Atomic physics (Atomnaia fizika),second edition, 1951</ref>

A observação de um único elétron em uma [[armadilha de Penning]] demonstra que o limite superior do raio da partícula é de 10<sup>−22</sup> metros.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Dehmelt |primeiro = H.
 |ano = 1988
 |titulo = A Single Atomic Particle Forever Floating at Rest in Free Space: New Value for Electron Radius
 |jornal = Physica Scripta
 | volume = T22 |páginas = 102–10
 | doi = 10.1088/0031-8949/1988/T22/016
|bibcode = 1988PhST...22..102D }}</ref>

Também há uma constante física chamada de [[raio clássico do elétron]], com um valor muito maior de {{val|2.8179|e=-15|u=m}}, maior inclusive que o raio do próton. Entretanto, a terminologia provém de um cálculo simplista que ignora os efeitos da [[mecânica quântica]]; na realidade o raio clássico do elétron tem pouco a ver com a verdadeira estrutura fundamental do elétron.<ref>{{citar livro
 |ultimo = Meschede |primeiro = D.
 |ano = 2004
 |titulo = Optics, light and lasers: The Practical Approach to Modern Aspects of Photonics and Laser Physics
 | url = https://books.google.com/?id=PLISLfBLcmgC&pg=PA168
 |publicado = [[Wiley-VCH]]
 |página = 168
 | isbn = 3-527-40364-7
}}</ref><ref group="notas">O raio clássico do elétron é derivado conforme segue. Assume que a carga do elétron está espalhada uniformemente pelo volume esférico. Uma vez que uma parte da esfera iria repelir outras partes, a esfera contém energia potencial eletrostática. Esta energia é assumida como igual ao [[Massa invariante#resto de energia|resto de energia]], definido pela [[relatividade especial]] (''E''&nbsp;=&nbsp;''mc''<sup>2</sup>).

Da teoria [[eletrostática]], a [[energia potencial]] da esfera com raio ''rr'' e carga ''e'' é dada por :

: <math>E_{\mathrm p} = \frac{e^2}{8\pi \varepsilon_0 r},</math>
onde ''ε''<sub>0</sub> é a [[constante de permissividade do vácuo]]. Para um elétron com resto de massa ''m''<sub>0</sub>, o resto de energia é igual a:

: <math>\textstyle E_{\mathrm p} = m_0 c^2,</math>
onde ''c'' é a velocidade da luz no vácuo. Fazendo os iguais e resolvendo para ''r'' chegamos ao valor do raio clássico do elétron.

Ver: {{citar livro|url=https://books.google.com/?id=SPrAMy8glocC&pg=PA70|titulo=The Physics of Atoms and Quanta: Introduction to Experiments and Theory|ultimo=Haken|primeiro=H.|ultimo2=Wolf|primeiro2=H.C.|ultimo3=Brewer|primeiro3=W.D.|publicado=Springer|ano=2005|página=70|isbn=3-540-67274-5}}</ref>

Existem partículas elementares que espontaneamente [[Radioatividade|decaem]] em partículas menos massivas. Um exemplo é o múon, que decai para um elétron, um [[neutrino]] e um [[antineutrino]], com um [[Decaimento exponencial|tempo de meia-vida]] de {{val|2.2|e=-6}} segundos. Todavia, acredita-se que o elétron é estável no fundamento teórico: o elétron é a partícula menos massiva com uma carga elétrica diferente de zero, então seu decaimento iria violar a [[conservação de carga]].<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Steinberg |primeiro = R.I.
 |ano = 1999
 |titulo = Experimental test of charge conservation and the stability of the electron
 |jornal = [[Physical Review D]]
 | volume = 61 |número = 2 |páginas = 2582–2586
 | doi = 10.1103/PhysRevD.12.2582
|bibcode = 1975PhRvD..12.2582S |display-authors=etal}}</ref> O limite experimental inferior para o tempo de meia vida do elétron é de {{val|6.6|e=28}} anos, com um [[intervalo de confiança]] de 90%.<ref name=bx2015/><ref>{{citar periódico
 |autor = J. Beringer (Particle Data Group)
 |ano = 2012
 |titulo = Review of Particle Physics: [electron properties]
 |jornal = Physical Review D
 | volume = 86 |número = 1 |páginas = 010001
 | doi =10.1103/PhysRevD.86.010001|bibcode = 2012PhRvD..86a0001B|url=http://pdg.lbl.gov/2012/listings/rpp2012-list-electron.pdf|display-authors=etal}}</ref><ref>{{citar periódico
 |ultimo = Back |primeiro = H. O.
 |ano = 2002
 |titulo = Search for electron decay mode e → γ + ν with prototype of Borexino detector
 |jornal = Physics Letters B
 | volume = 525 |páginas = 29–40
 | doi = 10.1016/S0370-2693(01)01440-X
|bibcode = 2002PhLB..525...29B |display-authors=etal}}</ref>

=== Propriedades quânticas ===
Assim como todas as outras partículas, os elétrons podem se comportar como ondas. Esta propriedade é denominada [[dualidade onda-corpúsculo]] e pode ser demonstrada utilizando a [[experiência da dupla fenda]].

A natureza ondulatória do elétron permite que ele passe através de duas fendas paralelas, ao invés de passar somente por uma, como seria esperado para uma partícula clássica. Na mecânica quântica, a propriedade ondulatória de uma partícula pode ser descrita matematicamente como uma [[Função holomorfa|função complexa]], denominada [[função de onda]], comumente representada pela letra grega [[Ψ|psi]] (''ψ'').<ref name="munowitz">{{citar livro
 |ultimo = Munowitz |primeiro = M.
 |ano = 2005
 |titulo = Knowing, The Nature of Physical Law
 | url = https://books.google.com/?id=IjVtDc85CYwC&pg=PA162
 |publicado = Oxford University Press
 | isbn = 0-19-516737-6
}}</cite></ref><ref name="ab">{{rp|162–218}}</ref>

[[Imagem:Asymmetricwave2.png|direita|thumb|alt=Uma projeção tridimensional de um plano bidimensional. Existem picos ao longo de um dos eixos e vales simétricos ao longo do outro, com forma de uma sela|Exemplo de uma função de onda antissimétrica para um estado quântico de [[Partícula em uma caixa|dois férmions idênticos em uma caixa unidimensional]]. Se as partículas mudarem de posição, a função de onda inverte seu sinal.]]

Elétrons são [[partículas idênticas]] porque não podem ser distinguidas uma das outras devido a suas propriedades físicas intrínsecas. Na mecânica quântica, isto significa que um par de elétrons interagindo deve ser capaz de mudar de posições sem uma mudança observável para o estado do sistema. A função de onda de férmions, incluindo elétrons, é antissimétrica, o que significa que pode mudar de sinal quando dois elétrons são trocados; isto é {{nowrap|''ψ''(''r''<sub>1</sub>, ''r''<sub>2</sub>) {{=}} −''ψ''(''r''<sub>2</sub>, ''r''<sub>1</sub>)}}, onde as variáveis ''r''<sub>1</sub> e ''r''<sub>2</sub> correspondem ao primeiro e segundo elétrons, respectivamente. Uma vez que o valor absoluto não é alterado pelo sinal na troca, isto corresponde a probabilidades idênticas. [[Bóson]]s, tais como o fóton, tem funções de onda simétricas.<ref name="munowitz"/><ref name="ab"/>

No caso da antissimétrica, soluções para a equação de onda para elétrons interagindo resulta em uma [[quase certamente|probabilidade zero]] de que cada par ocupe o mesmo local ou estado. Isto é responsável pelo [[princípio da exclusão de Pauli]], que impede que dois elétrons de ocupar o mesmo estado quântico. Este princípio explica muitas das propriedades dos elétrons. Por exemplo, isto provoca que grupos de elétrons ligantes ocupem [[orbital atômico|orbitais]] diferentes em um átomo, ao invés de se sobreporem num mesmo orbital.<ref name="munowitz"/><ref name="ab"/>

=== Partícula virtual ===
{{VT|Flutuação quântica de vácuo}}

Em uma visão simplificada, cada fóton passa algum tempo como uma combinação de um elétron virtual com sua antipartícula, o pósitron virtual, que rapidamente se [[Aniquilamento|aniquilam]].<ref>{{citar web
 |ultimo = Kane |primeiro = G.
 |data=9 de outubro de 2006
 | url = http://www.sciam.com/article.cfm?id=are-virtual-particles-rea&topicID=13
 |titulo = Are virtual particles really constantly popping in and out of existence? Or are they merely a mathematical bookkeeping device for quantum mechanics?
 |publicado = Scientific American
 |acessodata = 2008-09-19
}}</ref> A combinação da variação de energia necessária para criar estas partículas, e o tempo durante o qual elas existem, caem em um limiar de detectabilidade expressado pelo [[princípio da incerteza de Heisenberg]], Δ''E''&nbsp;·&nbsp;Δ''t''&nbsp;≥&nbsp;''ħ''. Como efeito, a energia necessária para criar estas partículas virtuais, Δ''E'', pode ser "emprestada" do [[vácuo quântico]] por um período de tempo, Δ''t'', então seu produto não é mais do que a [[constante de Planck]] reduzida, {{nowrap|''ħ'' ≈ {{val|6.6|e=-16|u=eV·s}}}}. Assim, para um elétron virtual, Δ''t'' é no máximo {{val|1.3|e=-21|u=s}}.<ref name="taylor">
{{citar livro
 |ultimo = Taylor |primeiro = J.
 |ano = 1989
 |capítulo= Gauge Theories in Particle Physics
 | url = https://books.google.com/?id=akb2FpZSGnMC&pg=PA464
 | editor = Davies, Paul
 |titulo = The New Physics
 |página = 464
 |publicado = Cambridge University Press
 | isbn = 0-521-43831-4
}}</ref>

[[Imagem:Virtual pairs near electron.png|direita|thumb|alt=Uma esfera com um sinal negativo na parte inferior à esquerda simboliza o elétron, enquanto um par de esferas com um sinal de positivo e negativo mostram as partículas virtuais|Uma descrição esquemática do par virtual elétron-pósitron aparecendo aleatoriamente perto de um elétron (parte inferior à esquerda).]]

Enquanto um par virtual elétron-pósitron existe, a [[Lei de Coulomb|força de Coulomb]] do [[campo elétrico]] ambiente em volta de um elétron provoca um pósitron criado a ser atraído pelo elétron original, enquanto o elétron criado experimenta uma repulsão. Isto causa o que é chamado de [[polarização do vácuo]]. Como efeito, o vácuo se comporta como um meio tendo uma [[constante dielétrica]] maior que uma unidade. Assim a carga efetiva de um elétron é na verdade menor do que o seu valor verdadeiro, e a carga diminui com o aumento da distância do elétron.<ref name="genz">
{{citar livro
 |ultimo = Genz |primeiro = H.
 |ano = 2001
 |titulo = Nothingness: The Science of Empty Space
 |páginas = 241–243, 245–247
 |publicado = Da Capo Press
 | isbn = 0-7382-0610-5
}}</ref><ref>{{citar jornal
|ultimo = Gribbin |primeiro = J.
 |data=25 de janeiro de 1997
 |titulo = More to electrons than meets the eye
 |trabalho = New Scientist
 | url = http://www.newscientist.com/article/mg15320662.300-science--more-to-electrons-than-meets-the-eye.html
 |acessodata = 2008-09-17
}}</ref> Esta polarização foi confirmada experimentalmente em 1997 utilizando o acelerador de partículas [[KEKB (acelerador de partículas)|TRISTAN]].<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Levine |primeiro = I.
 |ano = 1997
 |titulo = Measurement of the Electromagnetic Coupling at Large Momentum Transfer
 |jornal = Physical Review Letters
 | volume = 78 |páginas = 424–427
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.78.424
| bibcode=1997PhRvL..78..424L
 |número = 3
|display-authors=etal}}</ref> Partículas virtuais causam um [[efeito de blindagem]] comparável para a massa do elétron.<ref>{{citar conferência
|ultimo = Murayama |primeiro = H.
 |data=10–17 de março de 2006
 |titulo = Supersymmetry Breaking Made Easy, Viable and Generic
 |trabalho = Proceedings of the XLIInd Rencontres de Moriond on Electroweak Interactions and Unified Theories
 |local= La Thuile, Italy
 | arxiv = 0709.3041
}}—lista uma diferença de 9% para um elétron que é do tamanho do [[comprimento de Planck]].</ref>

A interação com partículas virtuais também explica o pequeno (na ordem de 0,1%) desvio do momento magnético intrínseco de um elétron para o do magneton de Bohr (a [[momento de dipolo magnético anômalo|anomalia do momento magnético]]).<ref
name=Hanneke>
{{citar periódico
 |ultimo = Odom |primeiro = B.
 |ano = 2006
 |título=New Measurement of the Electron Magnetic Moment Using a One-ElectronQuantum Cyclotron
 |jornal = Physical Review Letters
 | volume = 97 |páginas = 030801
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.97.030801
| pmid=16907490
| bibcode=2006PhRvL..97c0801O
 |número=3
|display-authors=etal}}</ref><ref>{{citar periódico
 |ultimo = Schwinger |primeiro = J.
 |ano = 1948
 |titulo = On Quantum-Electrodynamics and the Magnetic Moment of the Electron
 |jornal = Physical Review
 | volume = 73 |número = 4 |páginas = 416–417
 | doi = 10.1103/PhysRev.73.416
|bibcode = 1948PhRv...73..416S }}</ref> O nível de concordância extraordinário entre a diferença prevista e a determinada experimentalmente é vista como uma das grandes realizações da [[eletrodinâmica quântica]].<ref>{{citar livro
 |ultimo = Huang |primeiro = K.
 |ano = 2007
 |titulo = Fundamental Forces of Nature: The Story of Gauge Fields
 | url = https://books.google.com/?id=q-CIFHpHxfEC&pg=PA123
 |páginas = 123–125
 |publicado = World Scientific
 | isbn = 981-270-645-3
}}</ref>

O paradoxo aparente (mencionado acima na subseção de propriedades) de uma partícula pontual tendo um momento angular intrínseco e momento magnético pode ser explicada pela formação de [[flutuação quântica de vácuo#fóton virtual|fótons virtuais]] no campo elétrico gerado pelo elétron. Estes fótons fazem o elétron mudar para um modo tremido (conhecido como ''[[zitterbewegung]]''),<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Foldy |primeiro = L.L.
 |ultimo2 = Wouthuysen |primeiro2 = S.
 |ano = 1950
 |titulo = On the Dirac Theory of Spin 1/2 Particles and Its Non-Relativistic Limit
 |jornal = Physical Review
 | volume = 78 |páginas = 29–36
 | doi = 10.1103/PhysRev.78.29
|bibcode = 1950PhRv...78...29F }}</ref> que resulta em um movimento circular com [[precessão]]. Este movimento produz o spin e o momento magnético do elétron.<ref name="curtis74"/><ref>{{citar periódico
 |ultimo = Sidharth |primeiro = B.G.
 |ano = 2008
 |titulo = Revisiting Zitterbewegung
 |jornal = International Journal of Theoretical Physics
 | volume = 48 |número = 2 |páginas = 497–506
 | arxiv = 0806.0985
 | bibcode = 2009IJTP...48..497S
 | doi = 10.1007/s10773-008-9825-8
}}</ref> Em átomos, esta criação de fótons virtuais explica o [[desvio de Lamb]] observado em [[linhas espectrais]].<ref name="genz"/>

=== Interação ===
Um elétron gera um campo elétrico que exerce uma força atrativa em uma partícula com carga positiva, tal como um próton, e uma força repulsiva em uma partícula negativa. A intensidade desta força é determinada pela [[Lei de Coulomb|lei do inverso do quadrado de Coulomb]].<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Elliott |primeiro = R.S.
 |ano = 1978
 |titulo = The History of Electromagnetics as Hertz Would Have Known It
 |jornal = IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques
 | volume = 36 |número = 5 |páginas = 806–823
 | bibcode = 1988ITMTT..36..806E
 | doi = 10.1109/22.3600
}}</ref> Quando o elétron está em movimento, gera um [[campo magnético]].<ref name="munowitz" /> {{rp|140}} A [[Lei de Ampère|lei de Ampére-Maxwell]] relaciona o campo elétrico a massa em movimento do elétron (a [[corrente elétrica]]) em relação a um observador. Esta propriedade de indução alimenta o campo magnético que move um [[motor elétrico]].<ref>{{citar livro
 |ultimo = Crowell |primeiro = B.
 |ano = 2000
 |titulo = Electricity and Magnetism
 | url = https://books.google.com/?id=s9QWZNfnz1oC&pg=PT129
 |páginas = 129–152
 |publicado = Light and Matter
 | isbn = 0-9704670-4-4
}}</ref> O campo eletromagnético de uma partícula carregada arbitrariamente em movimento é expresso pelo [[potencial de Liénard–Wiechert]], o qual é válido mesmo quando a partícula está próxima da [[relatividade especial|relativística]] da luz.

[[Imagem:Lorentz force.svg|direita|thumb|alt=Um gráfico com arcos mostrando o movimento de uma partícula carregada| Uma partícula carregada ''q'' (à esquerda) está se movendo com velocidade ''v'' através do campo magnético ''B'' que está orientado em direção ao observador. Para um elétron, ''q'' é negativo então segue uma trajetória curva em direção ao topo.]]

Quando um elétron está se movendo através do campo magnético, está sujeito a [[força de Lorentz]] que atua perpendicularmente ao plano definido pelo campo magnético e a velocidade do elétron. Esta [[força centrípeta]] faz o elétron seguir uma trajetória helicoidal através do campo com um raio chamado de [[raio de Larmor]]. A aceleração deste movimento em curva induz um elétron a irradiar energia na forma de [[radiação síncrotron]].<ref name="munowitz" /> {{rp|160}}<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Mahadevan |primeiro = R.
 |ultimo2 = Narayan |primeiro2 = R.
 |ultimo3 = Yi |primeiro3 = I.
 |ano = 1996
 |titulo = Harmony in Electrons: Cyclotron and Synchrotron Emission by Thermal Electrons in a Magnetic Field
 |jornal = The Astrophysical Journal
 | volume = 465 |páginas = 327–337
 | arxiv = astro-ph/9601073
 | doi = 10.1086/177422 | bibcode=1996ApJ...465..327M
}}</ref><ref group=notas>Radiação de elétrons não-relativísticos é às vezes denominada [[radiação ciclotrônica]].</ref> A emissão de energia por sua vez provoca um recuo do elétron, conhecido como [[força Abraham–Lorentz]], que cria uma fricção que retarda o elétron. Esta força é provocada pela “reação de volta” do próprio campo do elétron sobre si mesmo.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Rohrlich |primeiro = F.
 |ano = 1999
 |titulo = The Self-Force and Radiation Reaction
 |jornal = American Journal of Physics
 | volume = 68 |número = 12 |páginas = 1109–1112
 | doi = 10.1119/1.1286430
|bibcode = 2000AmJPh..68.1109R }}</ref>

Os fótons mediam interações eletromagnéticas entre partículas na [[eletrodinâmica quântica]]. Um elétron isolado em uma velocidade constante não pode emitir ou absorver nenhum fóton real; ao fazê-lo iria violar a [[lei da conservação da energia]] e o [[momento linear]]. Por outro lado, fótons virtuais podem transferir momento entre duas partículas carregadas. Esta troca de fótons virtuais, por exemplo, gera a força Coulomb.<ref>{{citar livro
 |ultimo = Georgi |primeiro = H.
 |ano = 1989
 |capítulo= Grand Unified Theories
 | editor = Davies, Paul
 |titulo = The New Physics
 | url = https://books.google.com/?id=akb2FpZSGnMC&pg=PA427
 |página = 427
 |publicado = Cambridge University Press
 | isbn = 0-521-43831-4
}}</ref> A emissão de energia pode ocorrer quando um elétron em movimento é defletido por uma partícula carregada, tal como um próton. A aceleração do elétron resulta na emissão da radiação [[Bremsstrahlung]].<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Blumenthal |primeiro = G.J.
 |ultimo2 = Gould |primeiro2 = R.
 |ano = 1970
 |titulo = Bremsstrahlung, Synchrotron Radiation, and Compton Scattering of High-Energy Electrons Traversing Dilute Gases
 |jornal = [[Reviews of Modern Physics]]
 | volume = 42 |páginas = 237–270
 | doi = 10.1103/RevModPhys.42.237
| bibcode=1970RvMP...42..237B
 |número = 2
}}</ref>
[[Imagem:Bremsstrahlung.svg|thumb|esquerda|alt=Uma curva mostra o movimento do elétron, um ponto vermelho mostra o núcleo, e uma linha ondulada a emissão do fóton|Aqui, a radiação Bremsstrahlung é produzida por um elétron ''e'' defletido por um campo elétrico de um núcleo atômico. A mudança de energia ''E''<sub>2</sub>&nbsp;−&nbsp;''E''<sub>1</sub> determina a frequência ''f'' do fóton emitido.]]

Uma colisão inelástica entre um fóton (luz) e um elétron solitário (livre) é chamada de [[efeito Compton]]. Esta colisão resulta na transferência de momento e energia entre as partículas, o que modifica o comprimento de onda do fóton em um valor chamado de [[Efeito Compton|desvio de Compton]].<ref group="notas">A mudança no comprimento de onda, Δ''λ'', depende do ângulo do recuo, ''θ'', conforme segue,
:<math>\textstyle \Delta \lambda = \frac{h}{m_{\mathrm{e}}c} (1 - \cos \theta),</math>
onde ''c'' é a velocidade da luz no vácuo e ''m''<sub>e</sub> é a massa do elétron. Ver Zombeck (2007: 393, 396).</ref> A magnitude máxima do desvio do comprimento de onda é ''h''/''m''<sub>e</sub>''c'', que é conhecido como [[comprimento de onda Compton]].<ref>{{citar web
 |autor = Staff
 |ano = 2008
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1927/
 |titulo = The Nobel Prize in Physics 1927
 |publicado = The Nobel Foundation
 |acessodata = 2008-09-28
}}</ref> Para um elétron, tem uma valor de {{val|2.43|e=-12|u=m}}.<ref name="CODATA"/> Quando o comprimento de onda da luz é longo (por exemplo, o comprimento de onda da [[luz visível]] é 0.4–0.7&nbsp;μm) o desvio do comprimento de onda se torna desprezível. Tal interação entre a luz e elétrons livres é chamada de [[efeito Thomson]] ou efeito Thomson linear.<ref name="Chen1998">
{{citar periódico
 |ultimo = Chen |primeiro = S.-Y.
 |ultimo2 = Maksimchuk |primeiro2 = A.
 |ultimo3 = Umstadter |primeiro3 = D.
 |ano = 1998
 |titulo = Experimental observation of relativistic nonlinear Thomson scattering
 |jornal = Nature
 | volume = 396 |páginas = 653–655
 | doi = 10.1038/25303
|arxiv = physics/9810036 |bibcode = 1998Natur.396..653C |número=6712}}</ref>

A força relativa da interação eletromagnética entre duas partículas carregadas, tais como um elétron e um próton, é dada pela [[constante de estrutura fina]]. Este valor é uma quantidade adimensional formada pela razão das duas energias: a energia eletrostática de atração (ou repulsão) em uma separação de um comprimento de onda de Compton, e o resto de energia da carga. É dada por ''α''&nbsp;≈&nbsp;{{val|7.297353|e=-3}}, que é aproximadamente igual a {{sfrac|1|137}}.<ref name="CODATA" />

Quando elétrons e pósitrons colidem, eles [[aniquilação pósitron-elétron|se aniquilam]], dando origem a dois ou mais fótons de raios gama. Se o elétron e o positron tem um momento desprezível, um [[positrônio]] pode se formar antes do evento de aniquilação em dois ou três fótons de raios gama totalizando {{Fmtn|1022}}&nbsp;MeV.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Beringer |primeiro = R.
 |ultimo2 = Montgomery |primeiro2 = C.G.
 |ano = 1942
 |titulo = The Angular Distribution of Positron Annihilation Radiation
 |jornal = Physical Review
 | volume = 61 |número = 5–6 |páginas = 222–224
 | doi = 10.1103/PhysRev.61.222
|bibcode = 1942PhRv...61..222B }}</ref><ref>{{citar livro
 |ultimo = Buffa |primeiro = A.
 |ano = 2000
 |titulo = College Physics
 |edição = 4th |página = 888
 |publicado = Prentice Hall
 | isbn = 0-13-082444-5
}}</ref> Por outro lado, fótons de energia elevada podem se transformar em um elétron e um pósitron num processo chamado de [[produção de par]], mas somente na presença de um partícula carregada próxima, tal como um núcleo.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Eichler |primeiro = J.
 |ano = 2005
 |titulo = Electron–positron pair production in relativistic ion–atom collisions
 |jornal = Physics Letters A
 | volume = 347 |número = 1–3 |páginas = 67–72
 | doi = 10.1016/j.physleta.2005.06.105
|bibcode = 2005PhLA..347...67E }}</ref><ref>{{citar periódico
 |ultimo = Hubbell |primeiro = J.H.
 |ano = 2006
 |titulo = Electron positron pair production by photons: A historical overview
 |jornal = Radiation Physics and Chemistry
 | volume = 75 |número = 6 |páginas = 614–623
 | bibcode = 2006RaPC...75..614H
 | doi = 10.1016/j.radphyschem.2005.10.008
}}</ref>

Na teoria da [[interação eletrofraca]], o componente [[Quiralidade (física)|canhoto]] da função de onda do elétron forma um [[isospin fraco]] pareado com um [[neutrino|elétron neutrino]]. Isto significa que durante a [[interação fraca]], elétrons neutrinos se comportam como elétrons. Ambos os membros deste par suportam uma interação de [[corrente carregada]] pela emissão ou absorção de um {{SubatomicParticle|W boson|link=yes}} e pode ser convertida em um outro membro. A carga é conservada durante a reação porque o bóson W também carrega uma carga, cancelando qualquer mudança líquida durante a transmutação. Interações de correntes carregadas são responsáveis pelo fenômeno de [[decaimento beta]] em um átomo [[decaimento radioativo|radioativo]]. O elétron e o elétron neutrino podem suportar uma interação de [[corrente neutra]] pela troca de um {{SubatomicParticle|Z boson0|link=yes}}, e isto é responsável pela [[dispersão elástica]] do elétron neutrino.<ref name="quigg">
{{citar conferência
|ultimo = Quigg |primeiro = C.
 |data=4–30 de junho de 2000
 |titulo = The Electroweak Theory
 |trabalho = TASI 2000: Flavor Physics for the Millennium
 |página = 80
 |local= Boulder, Colorado
 | arxiv = hep-ph/0204104
}}</ref>
{{limpar}}

=== Átomos e moléculas ===
{{VT|Átomo}}
[[Imagem:Hydrogen Density Plots.png|thumb|280px|alt=Uma tabela com cinco linhas e cinco colunas, cada célula retrata a função densidade de probabilidade em um sistema de cores|Função densidade de probabilidade para os primeiros orbitais do átomo de hidrogênio, vistos em seção transversal. O nível de energia para a ligação do elétron determina o orbital que ocupa, e a cor reflete a probabilidade de encontrar um elétron em determinada posição.|esquerda]]

Um elétron pode se ligar ao núcleo de um átomo pela atração da força de Coulomb. Um sistema com um ou mais elétrons conectado a um núcleo é denominado átomo. Se o número de elétrons for diferente da carga elétrica do núcleo, tal átomo é denominado [[íon]]. O comportamento similar a onda de uma ligação eletrônica é descrita por uma função denominada [[orbital atômico]]. Cada orbital tem seu próprio conjunto de números quânticos tais como energia, momento angular e projeção do momento angular, e somente um conjunto distinto desses orbitais existe em volta do núcleo. De acordo com o princípio da exclusão de Pauli, cada orbital deve ser ocupado por até dois elétrons, que devem diferir em seu [[número quântico de spin]].

Os elétrons podem se transferir entre orbitais diferentes por meio da emissão ou absorção de um fóton cuja energia é igual à diferença das energias inicial e final.<ref>{{citar periódico
|ultimo = Mulliken |primeiro = R.S.
|ano = 1967
|titulo = Spectroscopy, Molecular Orbitals, and Chemical Bonding
|jornal = Science
| volume = 157 |número = 3784 |páginas = 13–24
| doi = 10.1126/science.157.3784.13
| pmid = 5338306
|bibcode = 1967Sci...157...13M }}</ref> Outros métodos de transferência de orbital incluem colisões com partículas, tais como o que ocorre no [[efeito Auger]].<ref>{{citar livro
|ultimo = Burhop |primeiro = E.H.S.
|autorlink = Eric Burhop
|ano = 1952
|titulo = The Auger Effect and Other Radiationless Transitions
|publicado = Cambridge University Press
|páginas = 2–3
| isbn = 0-88275-966-3
}}</ref> Para escapar de um átomo, a energia do elétron deve ser superior à [[energia de ionização]] daquele átomo. Isto ocorre, por exemplo, com o [[efeito fotoelétrico]], quando a energia de um fóton que colide com um átomo é maior do que a energia de ionização daquele átomo.<ref name="grupen">
{{citar periódico
|ultimo = Grupen |primeiro = C.
|ano = 2000
|titulo = Physics of Particle Detection
|jornal = AIP Conference Proceedings
| volume = 536 |páginas = 3–34
| doi =10.1063/1.1361756
|arxiv = physics/9906063 }}</ref>

O momento angular do orbital é [[operador de momento angular|quantizado]]. Por possuir carga, o elétron produz um momento magnético orbital que é proporcional ao seu momento angular. O momento magnético líquido de um átomo é igual à soma vetorial do momento angular orbital e dos momentos magnéticos de spin de todos os elétrons e do núcleo. O momento magnético do núcleo é desprezível comparado com o dos elétrons, que ao ocupar o mesmo orbital (denominados, elétrons emparelhados) se cancelam.{{esclarecer}}<ref>{{citar livro
|ultimo = Jiles |primeiro = D.
|ano = 1998
|titulo = Introduction to Magnetism and Magnetic Materials
| url = https://books.google.com/?id=axyWXjsdorMC&pg=PA280
|páginas = 280–287
|publicado = CRC Press
| isbn = 0-412-79860-3
}}</ref>

As [[ligações químicas]] entre átomos ocorrem como resultado da interação eletromagnética, conforme descrita pelas leis da mecânica quântica.<ref>{{citar livro
|ultimo = Löwdin |primeiro = P.O.
|ultimo2 = Erkki Brändas |primeiro2 = E.
|ultimo3 = Kryachko |primeiro3 = E.S.
|ano = 2003
|titulo = Fundamental World of Quantum Chemistry: A Tribute to the Memory of Per- Olov Löwdin
| url = https://books.google.com/?id=8QiR8lCX_qcC&pg=PA393
|páginas = 393–394
|publicado = Springer
| isbn = 1-4020-1290-X
}}</ref> A ligação mais forte é formada pelo [[ligação covalente|compartilhamento]] ou [[Transferência de elétron|transferência]] de elétrons entre átomos, permitindo a formação de [[molécula]]s.<ref name=Pauling>
{{citar livro
|ultimo = Pauling |primeiro = L.C.
|ano = 1960
|titulo = The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals: an introduction to modern structural chemistry
| url = https://books.google.com/?id=L-1K9HmKmUUC
|edição = 3rd |páginas = 4–10
|publicado = Cornell University Press
| isbn = 0-8014-0333-2
}}</ref> Dentro da molécula, os elétrons se movem sob a influência de vários núcleos atômicos, ocupando um [[orbital molecular]]; tanto como podem ocupar orbitais atômicos de átomos isolados.<ref>{{citar livro
|ultimo = McQuarrie |primeiro = D.A.
|ultimo2 = Simon |primeiro2 = J.D.
|ano = 1997
|titulo = Physical Chemistry: A Molecular Approach
| url = https://books.google.com/?id=f-bje0-DEYUC&pg=PA325
|publicado = University Science Books
|páginas = 325–361
| isbn = 0-935702-99-7
}}</ref> Um fator fundamental nestas estruturas moleculares é a existência de [[pares de elétrons]]. Estes são elétrons com spins opostos, permitindo a estes ocupar o mesmo orbital molecular sem violar o princípio da exclusão de Pauli (tal como no átomo). Orbitais moleculares diferentes tem distribuição espacial diferentes da densidade dos elétrons. Por exemplo, em pares ligados (i.e. em que os pares estão conectados os átomos) os elétrons podem ser encontrados com a probabilidade máxima em um volume relativamente pequeno entre os núcleos. Por outro lado, em pares de elétrons não ligados estes estão distribuídos ao largo de um grande volume ao redor do núcleo.<ref>{{citar periódico
 |ultimo = Daudel |primeiro = R. 
 |ano    = 1973
 |titulo = The Electron Pair in Chemistry
 |url    = http://article.pubs.nrc-cnrc.gc.ca/ppv/RPViewDoc?issn=1480-3291&volume=52&issue=8&startPage=1310
 |jornal = Canadian Journal of Chemistry
 |volume = 52
 |páginas= 1310–1320
 |doi    = 10.1139/v74-201
 |número = 8
 |display-authors = etal}}{{Ligação inativa|data=janeiro de 2019}}</ref>

=== Condutividade ===
[[Imagem:Lightning over Oradea Romania cropped.jpg|direita|thumb|alt=Quatro raios atingem o solo |Um [[raio (meteorologia)|raio]] consiste basicamente de uma descarga de elétrons.<ref>
{{citar livro
|ultimo = Rakov |primeiro = V.A.
|ultimo2 = Uman |primeiro2 = M.A.
|ano = 2007
|titulo = Lightning: Physics and Effects
| url = https://books.google.com/?id=TuMa5lAa3RAC&pg=PA4
|página = 4
|publicado = Cambridge University Press
| isbn = 0-521-03541-4
}}</ref> O potencial elétrico necessário para um raio pode ser gerado pelo [[efeito triboelétrico]].<ref>{{citar periódico
|ultimo = Freeman |primeiro = G.R.
|ano = 1999
|titulo = Triboelectricity and some associated phenomena
|jornal = Materials Science and Technology
| volume = 15 |número = 12 |páginas = 1454–1458
| doi =10.1179/026708399101505464
|ultimo2 = March
|primeiro2 = N.H.
}}</ref><ref>{{citar periódico
|ultimo = Forward |primeiro = K.M.
|ultimo2 = Lacks |primeiro2 = D.J.
|ultimo3 = Sankaran |primeiro3 = R.M.
|ano = 2009
|titulo = Methodology for studying particle–particle triboelectrification in granular materials
|jornal = Journal of Electrostatics
| volume = 67 |número = 2–3 |páginas = 178–183
| doi =10.1016/j.elstat.2008.12.002
}}</ref>]]

Se um corpo tem mais ou menos elétrons do que o necessário para balancear a carga positiva de seu núcleo, então o objeto tem uma carga elétrica líquida. Quando existe um excesso de elétrons, é dito que está carregado negativamente. Quando existem menos elétrons do que o número de prótons no núcleo, é dito que está carregado positivamente. Quando o número de elétrons e prótons é igual, suas cargas se cancelam e o objeto está neutro eletricamente. Um corpo macroscópico pode desenvolver uma carga elétrica pela fricção e pelo [[efeito triboelétrico]].<ref>{{citar livro
|ultimo = Weinberg |primeiro = S.
|ano = 2003
|titulo = The Discovery of Subatomic Particles
| url = https://books.google.com/?id=tDpwhp2lOKMC&pg=PA15
|páginas = 15–16
|publicado = Cambridge University Press
| isbn = 0-521-82351-X
}}</ref>

Elétrons independentes se movendo no vácuo são denominados ''livres''. Em metais, também se comportam como se fossem livres. Na realidade as partículas que são comumente chamadas de elétrons nos metais e outros sólidos são quase-elétrons-[[quasipartícula]]s, que têm a mesma carga elétrica, spin e momento magnético de um elétron real mas podem possuir uma massa diferente.<ref name="Liang-fu Lou">
{{citar livro
|ultimo = Lou |primeiro = L.-F.
|ano = 2003
|titulo = Introduction to phonons and electrons
| url = https://books.google.com/?id=XMv-vfsoRF8C&pg=PA162
|páginas = 162, 164
|publicado = World Scientific
| isbn = 978-981-238-461-4
}}</ref>

Quando elétrons livres -tanto no vácuo quanto em metais- se movem, produzem uma [[rede de fluxo]] de carga denominada [[corrente elétrica]], que gera um campo magnético. Do mesmo modo uma corrente pode ser criada por uma mudança no campo magnético. Estas interações são descritas matematicamente pela [[equação de Maxwell]].<ref>{{citar livro
|ultimo = Guru |primeiro = B.S.
|ultimo2 = Hızıroğlu |primeiro2 = H.R.
|ano = 2004
|titulo = Electromagnetic Field Theory
| url = https://books.google.com/?id=b2f8rCngSuAC&pg=PA138
|páginas = 138, 276
|publicado = Cambridge University Press
| isbn = 0-521-83016-8
}}</ref>
Em uma dada temperatura, cada material tem uma [[resistividade|condutividade elétrica]] que determina o valor da corrente elétrica quando um [[potencial elétrico]] é aplicado. Exemplos de bons condutores incluem metais tais como o cobre e o ouro, enquanto que o vidro e o [[Politetrafluoretileno|Teflon]] são péssimos condutores. Em qualquer material [[dielétrico]], os elétrons permanecem conectados aos seus respectivos átomos e o material se comporta como um [[isolante elétrico]]. A maioria dos [[semicondutor]]es tem um nível variável de condutividade que reside entre os extremos de condução e isolamento elétrico.<ref>{{citar livro
|ultimo = Achuthan |primeiro = M.K.
|ultimo2 = Bhat |primeiro2 = K.N.
|ano = 2007
|titulo = Fundamentals of Semiconductor Devices
| url = https://books.google.com/?id=REQkwBF4cVoC&pg=PA49
|páginas = 49–67
|publicado = Tata McGraw-Hill
| isbn = 0-07-061220-X
}}</ref> Por outro lado, [[ligação metálica|metais]] têm uma [[estrutura eletrônica de banda]] contendo bandas eletrônicas parcialmente preenchidas. A presença de tais bandas permite que os elétrons em metais se comportem como se fossem livres ou [[deslocalização eletrônica|deslocalizados]]. Estes elétrons não estão associados a um átomo específico, então quando um campo elétrico é aplicado, eles ficam livres para se mover como um gás (denominado [[gás de Fermi]])<ref name="ziman">
{{citar livro
|ultimo = Ziman |primeiro = J.M.
|ano = 2001
|titulo = Electrons and Phonons: The Theory of Transport Phenomena in Solids
| url = https://books.google.com/?id=UtEy63pjngsC&pg=PA260
|publicado = Oxford University Press
|página = 260
| isbn = 0-19-850779-8
}}</ref> através do material como se fossem elétrons livres.

Por causa da colisão entre átomos e elétrons, a [[velocidade de deriva]] dos elétrons em um condutor é da ordem de milímetros por segundo. Todavia, a velocidade em que a mudança de corrente em um ponto do material causa mudanças de corrente em outras partes do material, a [[Onda|velocidade de propagação]], é aproximadamente 75% da velocidade da luz.<ref>{{citar periódico
|ultimo = Main |primeiro = P.
|data=12 de junho de 1993
|titulo = 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
|jornal = New Scientist
| volume = 1887 |página = 30
|acessodata = 2008-10-09
}}</ref> Isto ocorre porque sinais elétricos se propagam como uma onda, com a velocidade dependente da constante dielétrica do material.<ref>{{citar livro
|ultimo = Blackwell |primeiro = G.R.
|ano = 2000
|titulo = The Electronic Packaging Handbook
| url = https://books.google.com/?id=D0PBG53PQlUC&pg=SA6-PA39
|páginas = 6.39–6.40
|publicado = CRC Press
| isbn = 0-8493-8591-1
}}</ref>
Metais são relativamente bons condutores de calor, basicamente por conta dos elétrons deslocalizados que são livres para transportar energia térmica entre átomos. Porém, ao contrário da condutividade elétrica, a condutividade térmica é quase independente da temperatura. Isto é expresso matematicamente pela [[lei de Wiedemann–Franz]],<ref name="ziman" /> que expressa que a relação da [[condutividade térmica]] para a elétrica é proporcional a temperatura. A desordem térmica na treliça metálica aumenta a resistividade elétrica do material, produzindo uma dependência da temperatura para a corrente elétrica.<ref name="durrant">
{{citar livro
|ultimo = Durrant |primeiro = A.
|ano = 2000
|titulo = Quantum Physics of Matter: The Physical World
| url = https://books.google.com/books?id=F0JmHRkJHiUC&pg=PA43
|páginas = 43, 71–78
|publicado = CRC Press
| isbn = 0-7503-0721-8
}}</ref> Quando resfriados a um ponto denominado [[ponto crítico (termodinâmica)|temperatura crítica]], materiais podem ser submetidos a uma transição de fase em que perdem toda a resistividade a corrente elétrica, em um processo conhecido como [[supercondutividade]]. Na [[teoria BCS]], este comportamento é modelado por pares de elétrons entrando num estado quântico chamado de [[condensado de Bose-Einstein]]. Este [[par de Cooper]] tem seus movimentos acoplados a matéria próxima via vibrações na rede chamadas de [[fônon]]s, e por meio disso evitam as colisões com átomos que normalmente criam a resistência elétrica.<ref>{{citar web
|autor = Staff
|ano = 2008
|titulo = The Nobel Prize in Physics 1972
| url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1972/
|publicado = The Nobel Foundation
|acessodata = 2008-10-13
}}</ref> (Pares de Cooper tem um raio de aproximadamente 100&nbsp;nm, portanto podem se sobrepor uns aos outros.).<ref>{{citar periódico
|ultimo = Kadin |primeiro = A.M.
|titulo = Spatial Structure of the Cooper Pair
|jornal = Journal of Superconductivity and Novel Magnetism
|ano = 2007
| volume = 20 |número = 4 |páginas = 285–292
| arxiv = cond-mat/0510279
| doi =10.1007/s10948-006-0198-z
}}</ref> Entretanto, o mecanismo pelo qual [[supercondutor não-convencional|supercondutores de temperatura superior]] operam ainda permanece incerto.

Elétrons no interior de sólidos condutores, nos quais são quasipartículas, quando confinados firmemente em temperaturas próximas ao [[zero absoluto]], se comportam como se tivessem divididos em três outras quasipartículas: [[spínon]]s, [[órbiton]]s e [[hólon]]s.<ref>{{citar web
|data=31 de julho de 2009
| url = http://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090730141607.htm
|titulo = Discovery About Behavior Of Building Block Of Nature Could Lead To Computer Revolution
|trabalho = [ScienceDaily
|acessodata = 2009-08-01
}}</ref><ref>{{citar periódico
|ultimo = Jompol |primeiro = Y.
|ano = 2009
|titulo = Probing Spin-Charge Separation in a Tomonaga-Luttinger Liquid
| url = http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5940/597
|jornal = [[Science (journal)|Science]]
| volume = 325 |número = 5940 |páginas = 597–601
| doi =10.1126/science.1171769
| pmid =19644117
|bibcode = 2009Sci...325..597J |arxiv = 1002.2782 |display-authors=etal}}</ref> O primeiro carrega o spin e momento magnético, o segundo a localização orbital e o último a carga.

=== Movimento e energia ===
De acordo com a teoria da [[relatividade especial]] de [[Albert Einstein|Einstein]], a medida que um elétron se aproxima da velocidade da luz, do ponto de vista de um observador sua [[massa na relatividade especial|massa relativística]] aumenta, e por causa disso torna-se mais difícil acelerar a partir de dentro do plano do observador de referência. A velocidade do elétron pode se aproximar, mas nunca alcançar, a velocidade da luz no vácuo, ''c''. Entretanto, quando elétrons relativísticos- isto é, elétrons se movendo a uma velocidade próxima de ''c''-são injetados em um meio dielétrico tal como a água, onde a velocidade local da luz é significantemente menor que ''c'', os elétrons temporariamente se movem mais rápido do que a luz no meio. A medida que interagem com o meio, eles geral uma luz fraca denominada [[radiação Cherenkov]].<ref>{{citar web
|autor = Staff
|ano = 2008
|titulo = 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/
|publicado = The Nobel Foundation
|acessodata = 2008-09-25
}}</ref>

[[Imagem:Lorentz factor.svg|thumb|direita|alt=O gráfico inicia no zero e se curva rapidamente para direita e para cima|Fator de Lorentz em função da velocidade. Inicia com o valor 1 e tende ao infinito a medida que ''v'' se aproxima de ''c''.]]

Os efeitos da relatividade especial são baseados em uma quantidade conhecida como [[fator de Lorentz]] definido como <math>\scriptstyle\gamma=1/ \sqrt{ 1-{v^2}/{c^2} }</math> onde ‘’v’’ é a velocidade da partícula. A energia cinética ''K''<sub>e</sub> de um elétron se movendo com velocidade ''v'' é:

:<math>\displaystyle K_{\mathrm{e}} = (\gamma - 1)m_{\mathrm{e}} c^2,</math>
onde ''m''<sub>e</sub> é a massa do elétron. Por exemplo, o [[Centro Acelerador Linear de Stanford]] pode acelerar um elétron a aproximadamente 51&nbsp;GeV.<ref>{{citar web
|autor = Staff
|data=26 de agosto de 2008
| url = http://www2.slac.stanford.edu/vvc/theory/relativity.html
|titulo = Special Relativity
|publicado = Stanford Linear Accelerator Center
|acessodata = 2008-09-25
}}</ref>
Uma vez que um elétron se comporta como um onda, em uma dada velocidade tem a característica do [[onda de matéria|comprimento de onda de Broglie]]. Isto é dado por ''λ''<sub>e</sub>&nbsp;=&nbsp;''h''/''p'' onde ''h'' é a [[constante de Planck]] e ''p'' é o momento.<ref name="de_broglie"/> Para o elétron de 51&nbsp;GeV acima, o comprimento de onda é aproximadamente {{val|2.4|e=-17|u=m}}, que é pequeno o suficiente para explorar estruturas inferiores ao tamanho do núcleo atômico.<ref>{{citar livro
|ultimo = Adams |primeiro = S.
|ano = 2000
|titulo = Frontiers: Twentieth Century Physics
| url = https://books.google.com/?id=yIsMaQblCisC&pg=PA215
|página = 215
|publicado = CRC Press
| isbn = 0-7484-0840-1
}}</ref>

== Formação ==
[[Imagem:Pairproduction-pt.png|direita|thumb|alt=Um elétron atinge um núcleo a partir da esquerda, resultando em um elétron e um pósitron que saem à direita|[[Produção de par]] provocada pela colisão de um fóton com um núcleo atômico.]]

A teoria do [[Big Bang]] é amplamente aceita para explicar os estágios iniciais da evolução do Universo.<ref>{{citar livro
|ultimo = Lurquin |primeiro = P.F.
|ano = 2003
|titulo = The Origins of Life and the Universe
|página = 2
|publicado = Columbia University Press
| isbn = 0-231-12655-7
}}</ref> Durante o primeiro milissegundo do Big Bang, a temperatura era superior a 10&nbsp;bilhões&nbsp;[[Kelvin]] e os fótons tinham energia media superior a milhares de [[elétron-volt]]s. Estes fótons tinham energia suficiente para reagir um com outro para formar pares de elétrons e pósitrons. Da mesma forma, os pares de elétron-pósitron se aniquilavam e emitiam fótons energéticos:

: {{SubatomicParticle|photon|link=yes}} + {{SubatomicParticle|photon}} ↔ {{SubatomicParticle|positron|link=yes}} + {{SubatomicParticle|electron}}

Um equilíbrio entre elétrons, pósitrons e fótons foi mantido durante esta fase da evolução do Universo. Porém, após 15 segundos terem se passado, a temperatura do universo caiu a um limiar inferior onde a formação elétron-pósitron poderia ocorrer. A maior parte dos elétrons e pósitrons sobreviventes se aniquilou, liberando radiação gama que reaqueceu o universo.<ref>{{citar livro
|ultimo = Silk |primeiro = J.
|ano = 2000
|titulo = The Big Bang: The Creation and Evolution of the Universe
|edição = 3rd
|páginas = 110–112, 134–137
|publicado = Macmillan
| isbn = 0-8050-7256-X
}}</ref>

Por razões que permanecem incertas, durante o processo de [[leptogênese]] havia um excesso no número de elétrons em relação aos pósitrons.<ref>{{citar periódico
 |ultimo      = Christianto
 |primeiro    = V.
 |ano         = 2007
 |titulo      = Thirty Unsolved Problems in the Physics of Elementary Particles
 |url         = http://www.ptep-online.com/index_files/2007/PP-11-16.PDF
 |jornal      = Progress in Physics
 |volume      = 4
 |páginas    = 112–114
 |doi         = 
 |acessodata  = 29 de Junho de 2016
 |arquivourl  = https://web.archive.org/web/20080910175108/http://www.ptep-online.com/index_files/2007/PP-11-16.PDF
 |arquivodata = 10 de Setembro de 2008
 |urlmorta    = sim
}}</ref> Assim, aproximadamente um elétron a cada bilhão sobreviveu ao processo de aniquilação. Este excesso foi compatível com o excesso de prótons em relação aos antiprótons, em uma condição conhecida como [[assimetria bariônica]], que resultou em uma carga líquida de zero para o universo.<ref>{{citar periódico
|ultimo = Kolb |primeiro = E.W.
|ano = 1980
|titulo = The Development of Baryon Asymmetry in the Early Universe
|jornal = Physics Letters B
| volume = 91 |número = 2 |páginas = 217–221
| doi =10.1016/0370-2693(80)90435-9
|bibcode = 1980PhLB...91..217K
|ultimo2 = Wolfram
|primeiro2 = Stephen }}</ref><ref>{{citar web
|ultimo = Sather |primeiro = E.
|data=primavera–verão de 1996
|titulo = The Mystery of Matter Asymmetry
| url = http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/26/1/26-1-sather.pdf
|trabalho = Beam Line
|publicado = University of Stanford
|acessodata = 2008-11-01
}}</ref> Os prótons e nêutrons remanescentes começaram a participar de reações em um processo conhecido como [[nucleossíntese]], formando isótopos do hidrogênio e [[hélio]], com traços do elemento [[lítio]]. Este processo atingiu um máximo após aproximadamente cinco minutos.<ref>{{citar arXiv
|ultimo = Burles |primeiro = S.
|ultimo2 = Nollett |primeiro2 = K.M.
|ultimo3 = Turner |primeiro3 = M.S.
|ano = 1999
|titulo = Big-Bang Nucleosynthesis: Linking Inner Space and Outer Space
|class=astro-ph
|eprint=astro-ph/9903300
}}</ref> Os nêutrons remanescentes da nucleossíntese passaram por um [[decaimento beta]] negativo com uma meia-vida de aproximadamente mil segundos, liberando um próton e um elétron no processo,
:{{SubatomicParticle|Neutron|link=yes}} → {{SubatomicParticle|Proton|link=yes}} + {{SubatomicParticle|Electron}} + {{SubatomicParticle|Electron antineutrino|link=yes}}
Pelos próximos {{val|300000}}–{{val|400000|u=anos}}, o excesso de elétrons permaneceu com muita energia para se conectar ao núcleo atômico.<ref>{{citar periódico
|ultimo = Boesgaard |primeiro = A.M.
|ultimo2 = Steigman |primeiro2 = G.
|ano = 1985
|titulo = Big bang nucleosynthesis&nbsp;– Theories and observations
|jornal = Annual Review of Astronomy and Astrophysics
| volume = 23 |número = 2 |páginas = 319–378
| bibcode =1985ARA&A..23..319B
| doi =10.1146/annurev.aa.23.090185.001535
}}</ref> O que se seguiu foi um período conhecido como [[Recombinação (cosmologia)|recombinação]], quando os átomos neutros foram formados e o universo em expansão se tornou transparente para a radiação.<ref name="science5789">
{{citar periódico
|ultimo = Barkana |primeiro = R.
|ano = 2006
|titulo = The First Stars in the Universe and Cosmic Reionization
| url = http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/313/5789/931
|jornal = Science
| volume = 313 |número = 5789 |páginas = 931–934
| doi =10.1126/science.1125644
| pmid =16917052
|arxiv = astro-ph/0608450 |bibcode = 2006Sci...313..931B }}</ref>

<!-- Stellar -->
Aproximadamente um milhão de anos após o big bang, a primeira geração de [[estrela]]s começou a se formar.<ref name="science5789"/> No interior da estrela, a [[nucleossíntese estelar]] resultou na produção de pósitrons da fusão do núcleo atômico. Estas partículas de antimatéria imediatamente aniquilaram os elétrons, liberando raios gama. O resultado foi uma redução estável no número de elétrons, e um aumento compatível no número de nêutrons. Todavia, o processo de [[evolução estelar]] pode resultar na síntese de isótopos radioativos. Alguns isótopos podem subsequentemente passar por um decaimento beta negativo, emitindo um elétron e um antineutrino do núcleo.<ref>{{citar periódico
|ultimo = Burbidge |primeiro = E.M.
|ano = 1957
|titulo = Synthesis of Elements in Stars
|jornal = Reviews of Modern Physics
| volume = 29 |número = 4 |páginas = 548–647
| doi =10.1103/RevModPhys.29.547
| bibcode=1957RvMP...29..547B
|display-authors=etal}}</ref> Um exemplo é o isótopo [[Cobalto-60]] (<sup>60</sup>Co) que decai para formar o [[Isótopos do níquel|Níquel-60]].<ref>{{citar periódico
|ultimo = Rodberg |primeiro = L.S.
|ultimo2 = Weisskopf |primeiro2 = V.
|ano = 1957
|titulo = Fall of Parity: Recent Discoveries Related to Symmetry of Laws of Nature
|jornal = Science
| volume = 125 |número = 3249 |páginas = 627–633
| doi =10.1126/science.125.3249.627
| pmid =17810563
|bibcode = 1957Sci...125..627R }}</ref>
[[Imagem:AirShower.svg|esquerda|thumb|280px|alt=Uma ramificação de árvore representando a produção de partículas|Processo de produção de partículas geradas por um raio cósmico energético que atinge a atmosfera terrestre.]]
No final de sua vida, uma estrela com mais de 20 [[massas solares]] pode passar por um [[colapso gravitacional]] para formar um [[buraco negro]].<ref>{{citar periódico
|ultimo = Fryer |primeiro = C.L.
|ano = 1999
|titulo = Mass Limits For Black Hole Formation
|jornal = The Astrophysical Journal
| volume = 522 |número = 1 |páginas = 413–418
| bibcode = 1999ApJ...522..413F
| doi =10.1086/307647
|arxiv = astro-ph/9902315 }}</ref> De acordo com a [[física clássica]], estes objetos estelares massivos exercem uma atração gravitacional tão forte que previnem qualquer coisa, até mesmo a [[radiação eletromagnética]], de escapar do [[raio de Schwarzschild]]. Porém, acredita-se que os efeitos da mecânica quântica potencialmente permitem a emissão da [[radiação de Hawking]] a esta distância. Presume-se que elétrons e pósitrons são criados no [[horizonte de eventos]] destas [[Estrela compacta|estrelas restantes]].

Quando pares de partículas virtuais (tal como um elétron e um pósitron) são criados nas proximidades do horizonte de eventos, a distribuição especial aleatória destas partículas pode permitir a um deles aparecer no exterior; este processo é denominado [[tunelamento quântico]]. O [[potencial gravitacional]] do buraco negro pode fornecer a energia necessária para transformar esta partícula virtual em uma real, permitindo ser irradiada para o espaço.<ref>{{citar periódico
|ultimo = Parikh |primeiro = M.K.
|ultimo2 = Wilczek |primeiro2 = F.
|ano = 2000
|titulo = Hawking Radiation As Tunneling
|jornal = Physical Review Letters
| volume = 85 |número = 24 |páginas = 5042–5045
| doi =10.1103/PhysRevLett.85.5042
| pmid =11102182 | bibcode=2000PhRvL..85.5042P
|arxiv = hep-th/9907001 }}</ref> Em compensação, o outro membro do par é dado uma energia negativa, que resulta em uma perda líquida de energia-massa pelo buraco negro. A taxa de aumento da radiação de Hawking aumenta com o decréscimo da massa, eventualmente causando a evaporação do buraco negro até, finalmente, explodir.<ref>{{citar periódico
|ultimo = Hawking |primeiro = S.W.
|ano = 1974
|titulo = Black hole explosions?
|jornal = Nature
| volume = 248 |páginas = 30–31
| doi =10.1038/248030a0
|bibcode = 1974Natur.248...30H
|número=5443}}</ref>

<!-- Other sources -->
[[Raios cósmicos]] são partículas viajando através do espaço com energias elevadas, com registros de valor tão altos quanto {{val|3.0|e=20|u=eV}}.<ref>{{citar periódico
|ultimo = Halzen |primeiro = F.
|ultimo2 = Hooper |primeiro2 = D.
|ano = 2002
|titulo = High-energy neutrino astronomy: the cosmic ray connection
|jornal = Reports on Progress in Physics
| volume = 66 |páginas = 1025–1078
| bibcode = 2002astro.ph..4527H
| doi =10.1088/0034-4885/65/7/201
|arxiv = astro-ph/0204527
|número = 7 }}</ref> Quando estas partículas colidem com núcleos atômicos na [[atmosfera terrestre]], uma chuva de partículas é gerada, incluindo [[píon]]s.<ref>{{citar periódico
|ultimo = Ziegler |primeiro = J.F.
|titulo = Terrestrial cosmic ray intensities
|jornal = IBM Journal of Research and Development
| volume = 42 |número = 1 |páginas = 117–139
| doi =10.1147/rd.421.0117 |ano = 1998
}}</ref> Mais da metade da radiação cósmica observada na superfície da terra consiste de [[múon]]s. Esta partícula é um lépton produzido na atmosfera superior pelo decaimento de um píon.
:{{SubatomicParticle|Pion-|link=yes}} → {{SubatomicParticle|Muon|link=yes}} + {{SubatomicParticle|Muon antineutrino|link=yes}}
Um múon, por sua vez, pode decair para formar um elétron ou um pósitron.<ref>{{citar jornal
|ultimo = Sutton |primeiro = C.
|data=4 de agosto de 1990
|titulo = Muons, pions and other strange particles
| url = http://www.newscientist.com/article/mg12717284.700-muons-pions-and-other-strange-particles-.html
|trabalho = New Scientist
|acessodata = 2008-08-28
}}</ref>
:{{SubatomicParticle|Muon}} → {{SubatomicParticle|Electron}} + {{SubatomicParticle|Electron antineutrino|link=yes}} + {{SubatomicParticle|Muon neutrino|link=yes}}

== Observação ==
[[Imagem:Aurore australe - Aurora australis.jpg|direita|thumb|alt=Um turbilhão verde no céu noturno sobre o solo coberto de neve|[[Aurora polar]] são causadas principalmente por elétrons energizados precipitando na [[atmosfera]].<ref>
{{citar jornal
|ultimo = Wolpert |primeiro = S.
|data=24 de julho de 2008
|titulo = Scientists solve 30-year-old aurora borealis mystery
| url = http://www.universityofcalifornia.edu/news/article/18277
|publicado = University of California
|acessodata = 2008-10-11
}}</ref>]]

A observação remota de elétrons requer a detecção das suas energias radiadas. Por exemplo, em ambientes altamente energizados como a [[coroa solar]], elétrons livres formam o [[plasma]] que irradia energia devido a radiação ''[[Bremsstrahlung]]''. O gás de elétron pode ser submetido a [[oscilação plasmática]], que são ondas provocadas por variações sincronizadas na densidade do elétron, e estes produzem emissões energéticas que podem ser detectadas por [[radiotelescópio]]s.<ref>{{citar periódico
|ultimo = Gurnett |primeiro = D.A.
|ultimo2 = Anderson |primeiro2 = R.
|ano = 1976
|titulo = Electron Plasma Oscillations Associated with Type III Radio Bursts
|jornal = Science
| volume = 194 |número = 4270 |páginas = 1159–1162
| doi =10.1126/science.194.4270.1159
| pmid =17790910
|bibcode = 1976Sci...194.1159G }}</ref>

A [[frequência]] de um [[fóton]] é proporcional a sua energia. Conforme um elétron transita entre diferentes níveis de energia em um átomo, absorve ou emite um fóton em uma frequência característica. Por exemplo, quando átomos são irradiados por uma fonte de espectro amplo, surgem [[Raia espectral|linhas de absorção]] distintas no espectro da radiação transmitida. Cada elemento ou molécula demonstra um conjunto característico de linhas espectrais, tal como o [[espectro do átomo de hidrogênio]]. Medições [[Espectroscopia|espectroscópicas]] da intensidade e tamanho destas linhas permitem determinar a composição e propriedades físicas da substância.<ref>{{citar web
|ultimo = Martin |primeiro = W.C.
|ultimo2 = Wiese |primeiro2 = W.L.
|ano = 2007
|titulo = Atomic Spectroscopy: A Compendium of Basic Ideas, Notation, Data, and Formulas
| url = http://physics.nist.gov/Pubs/AtSpec/
|publicado = National Institute of Standards and Technology
|acessodata = 2007-01-08
}}</ref><ref>{{citar livro
|ultimo = Fowles |primeiro = G.R.
|ano = 1989
|titulo = Introduction to Modern Optics
| url = https://books.google.com/?id=SL1n9TuJ5YMC&pg=PA227
|páginas = 227–233
|publicado = Courier Dover
| isbn = 0-486-65957-7
}}</ref>

Em condições de laboratório, a interação de elétrons individuais pode ser observada por meio de um [[detector de partículas]], que permite a medição de propriedades específicas tais como energia, ''spin'' e carga.<ref name="grupen"/> O desenvolvimento da [[armadilha de íons quadrupolo]] e a [[armadilha de Penning]] permitiu que partículas carregadas fossem contidas em regiões pequenas por períodos longos. Isto permitiu a medição precisa das propriedades das partículas. Por exemplo, em uma ocasião a armadilha de Penning foi utilizada para conter um único elétron por um período de dez meses.<ref name="nobel1989">
{{citar web
|autor = Staff
|ano = 2008
|titulo = The Nobel Prize in Physics 1989
| url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1989/illpres/
|publicado = The Nobel Foundation
|acessodata = 2008-09-24
}}</ref> O momento magnético do elétron foi medido com uma precisão de onze dígitos, que, em 1980, era superior a qualquer outra constante física.<ref>{{citar periódico
|ultimo = Ekstrom |primeiro = P.
|ano = 1980
|titulo = The isolated Electron
| url = http://tf.nist.gov/general/pdf/166.pdf
|jornal = Scientific American
| volume = 243 |número = 2 |páginas = 91–101
|acessodata = 2008-09-24
| doi = 10.1038/scientificamerican0880-104
|ultimo2 = Wineland
|primeiro2 = David
}}</ref>

O primeiro vídeo com imagens da distribuição energética de um elétron foi gravado por uma equipe da Universidade de Lund, Suécia, em fevereiro de 2008. Os cientistas utilizaram flashes luminosos extremamente curtos, chamados pulsos de [[attosegundo]]s, que permitiram a observação do elétron pela primeira vez.<ref>{{citar web
|ultimo = Mauritsson |primeiro = J.
|titulo = Electron filmed for the first time ever
| url = http://www.atto.fysik.lth.se/video/pressrelen.pdf
|publicado = Lund University
|acessodata = 2008-09-17
|arquivourl= https://web.archive.org/web/20090325194101/http://www.atto.fysik.lth.se/video/pressrelen.pdf
|arquivodata=25 de março de 2009
}}</ref>
<ref name=Mauritsson>
{{citar periódico
|ultimo = Mauritsson |primeiro = J.
|ano = 2008
|titulo = Coherent Electron Scattering Captured by an Attosecond Quantum Stroboscope
| url = https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.100.073003
|jornal = [[Physical Review Letters]]
| volume = 100 |página = 073003
| doi =10.1103/PhysRevLett.100.073003
| bibcode=2008PhRvL.100g3003M
| pmid=18352546
|número = 7
|arxiv = 0708.1060|display-authors=etal}}</ref>

A distribuição de elétrons em materiais sólidos pode ser visualizada pela [[espectroscopia de fotoemissão angular]] (ARPES). Esta técnica emprega o efeito fotoelétrico para medir o [[rede recíproca|espaço recíproco]]- uma representação matemática de estruturas periódicas que é utilizada para inferir a estrutura original. A ARPES pode ser usada para determinar a direção, velocidade e dispersão do elétron dentro do material.<ref>{{citar periódico
|ultimo = Damascelli |primeiro = A.
|ano = 2004
|titulo = Probing the Electronic Structure of Complex Systems by ARPES
|jornal = Physica Scripta
| volume = T109 |páginas = 61–74
| doi =10.1238/Physica.Topical.109a00061
|arxiv = cond-mat/0307085 |bibcode = 2004PhST..109...61D }}</ref>

== Aplicações em plasma ==
=== Feixes de partículas ===
[[Imagem:Nasa Shuttle Test Using Electron Beam full.jpg|direita|thumb|alt=Um raio violeta vindo de cima produz um brilho azul sobre um modelo do ônibus especial|Durante um teste no [[túnel de vento]] da [[NASA]], um modelo do [[ônibus espacial]] é bombardeado com um feixe de elétrons, simulando o efeito dos gases ionizantes durante a [[Entrada atmosférica|reentrada]].<ref>{{citar web
 |autor       = Staff
 |data        = 4 de abril de 1975
 |titulo      = Image # L-1975-02972
 |url         = http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2000-003012.html
 |publicado   = Langley Research Center, NASA
 |acessodata  = 2008-09-20
 |arquivourl  = https://web.archive.org/web/20081207041522/http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2000-003012.html
 |arquivodata = 7 de Dezembro de 2008
 |urlmorta    = sim
}}</ref>]]

[[Raio catódico|Feixes de elétrons]] são utilizados na [[Soldagem por feixe de elétrons|soldagem]].<ref>{{citar web
|ultimo = Elmer |primeiro = J.
|data=3 de março de 2008
|titulo = Standardizing the Art of Electron-Beam Welding
| url = https://www.llnl.gov/str/MarApr08/elmer.html
|publicado = Lawrence Livermore National Laboratory
|acessodata = 2008-10-16
}}</ref> Eles permitem densidades energéticas de até {{val|e=7|u=W·cm<sup>−2</sup>}} ao longo de um diâmetro focal de {{nowrap|0.1–1.3 mm}} e normalmente não requerem material de preenchimento. Esta técnica de soldagem precisa ser executada no vácuo para prevenir que os elétrons interajam com os gases antes de atingir seu alvo, e pode ser usada para unir materiais condutivos que seriam incompatíveis para soldagem por outros métodos.<ref>{{citar livro
|ultimo = Schultz |primeiro = H.
|ano = 1993
|titulo = Electron Beam Welding
| url = https://books.google.com/?id=I0xMo28DwcIC&pg=PA2
|páginas = 2–3
|publicado = Woodhead Publishing
| isbn = 1-85573-050-2
}}</ref><ref>{{citar livro
|ultimo = Benedict |primeiro = G.F.
|ano = 1987
|titulo = Nontraditional Manufacturing Processes
| url = https://books.google.com/?id=xdmNVSio8jUC&pg=PA273
| series = Manufacturing engineering and materials processing
| volume = 19 |página = 273
|publicado = CRC Press
| isbn = 0-8247-7352-7
}}</ref>

A [[litografia por feixe de elétrons]] é um método de gravação de semicondutores com resoluções menores que um micrômetro.<ref>{{citar conferência
|ultimo = Ozdemir |primeiro = F.S.
|data=25–27 de junho de 1979
|titulo = Electron beam lithography
| url = http://portal.acm.org/citation.cfm?id=800292.811744
|trabalho = Proceedings of the 16th Conference on Design automation
|páginas = 383–391
|publicado = IEEE Press
|local= San Diego, CA, USA
|acessodata = 2008-10-16
}}</ref> Esta técnica é limitada pelo alto custo e baixa performance, a necessidade de operar o feixe no vácuo e a tendência dos elétrons se dissiparem no sólido. O último problema limita a uma resolução de 10&nbsp;nm. Por esta razão, só é utilizada para a produção de um pequeno número de circuitos integrados especializados.<ref>{{citar livro
|ultimo = Madou |primeiro = M.J.
|ano = 2002
|edição = 2nd
|titulo = Fundamentals of Microfabrication: the Science of Miniaturization
| url = https://books.google.com/?id=9bk3gJeQKBYC&pg=PA53
|páginas = 53–54
|publicado = CRC Press
| isbn = 0-8493-0826-7
}}</ref>

A [[irradiação por elétrons]] é utilizada em materiais para mudar suas propriedades físicas ou esterilizar produtos alimentícios e médicos.<ref>{{citar conferência
|ultimo = Jongen |primeiro = Y.
|ultimo2 = Herer |primeiro2 = A.
|data=2–5 de maio de 1996
|titulo = Electron Beam Scanning in Industrial Applications
|trabalho =APS/AAPT Joint Meeting
|publicado = American Physical Society
| bibcode =1996APS..MAY.H9902J
}}</ref> O feixe de elétrons torna-se fluido ou quase derrete o vidro sem incremento significativo da temperatura ou intensidade da radiação: e.g. a radiação intensiva de elétrons causa a diminuição de em muitas ordens de magnitude da viscosidade e diminuição gradual de sua energia de ativação.<ref>{{citar periódico|título=Nano-scale quasi-melting of alkali-borosilicate glasses under electron irradiation|último=Mobus |primeiro=G. et al.|ano=2010|jornal=Journal of Nuclear Materials|volume=396|páginas=264–271| doi=10.1016/j.jnucmat.2009.11.020}}</ref>

Os [[LINAC (acelerador)|aceleradores de partículas lineares]] geram feixes de elétrons para o tratamento de tumores superficiais na [[radioterapia]]. Esta técnica pode ser usada para tratamento de lesões de pele como o [[carcinoma basocelular]] porque o feixe de elétron tem uma baia penetração antes de ser absorvido, normalmente até 5&nbsp;cm para elétrons energizados na faixa de 5–20&nbsp;MeV. Um feixe de elétrons pode ser usado para suplementar o tratamento de áreas que têm sido irradiadas por [[raio-x]].<ref>{{citar periódico
|ultimo = Beddar |primeiro = A.S.
|titulo = Mobile linear accelerators for intraoperative radiation therapy
|jornal = AORN Journal
|ano = 2001
| volume = 74 |páginas = 700–705
| doi =10.1016/S0001-2092(06)61769-9
|número = 5
|ultimo2 = Domanovic
|primeiro2 = Mary Ann
|ultimo3 = Kubu
|primeiro3 = Mary Lou
|ultimo4 = Ellis
|primeiro4 = Rod J.
|ultimo5 = Sibata
|primeiro5 = Claudio H.
|ultimo6 = Kinsella
|primeiro6 = Timothy J.
}}</ref><ref>{{citar web
|ultimo = Gazda |primeiro = M.J.
|ultimo2 = Coia |primeiro2 = L.R.
|data=1 de junho de 2007
|titulo = Principles of Radiation Therapy
| url = http://www.thymic.org/uploads/reference_sub/02radtherapy.pdf
|acessodata = 2013-10-31
}}</ref>

Os [[aceleradores de partículas]] usam campos elétricos para impulsionar elétrons e suas antipartículas para energias elevadas. Estas partículas emitem radiação sincrotrônicas conforme passam pelo campo magnético. A dependência da intensidade desta radiação sobre o ''spin'' polariza o feixe de elétrons- um processo conhecido como [[efeito Sokolov–Ternov]].{{refn|A polarização de um feixe de elétrons significa que todos os ''spins'' dos elétrons apontam em uma direção. Em outras palavras, a projeção dos ''spins'' de todos os elétrons em seus vetores de momento tem o mesmo sinal.|group=notas}} Feixes de elétrons polarizados podem ser úteis para vários experimentos. A radiação sincrotrônica também pode [[amortecimento da radiação|resfriar]] o feixe de elétrons para reduzir a difusão do momento das partículas. Feixes de elétrons e pósitrons são colididos com as partículas acelerando na energia requerida; [[detectores de partículas]] observam a emissão energética resultante, que a [[física de partícula]]s estuda.<ref>{{citar livro
|ultimo = Chao |primeiro = A.W.
|ultimo2 = Tigner |primeiro2 = M.
|ano = 1999
|titulo = Handbook of Accelerator Physics and Engineering
| url = https://books.google.com/?id=Z3J4SjftF1YC&pg=PA155
|publicado = World Scientific
|páginas = 155, 188
| isbn = 981-02-3500-3
}}</ref>

=== Imagiologia ===
A [[difração de elétrons de baixa energia]] é um método de bombardear um material cristalino com um [[Colimação|feixe de elétrons alinhado]] e então observar o padrão de difração resultante para determinar a estrutura do material. É requerida uma energia na faixa de 20–200&nbsp;eV.<ref>{{citar livro
|ultimo = Oura |primeiro = K.
|ano = 2003
|titulo = Surface Science: An Introduction
|páginas = 1–45
|publicado = Springer
| isbn = 3-540-00545-5
|display-authors=etal}}</ref> A técnica de [[difração de elétrons de alta energia]] usa a reflexão de um feixe de elétrons disparado em vários ângulos pequenos para caracterizar a superfície do material cristalino. O feixe de energia normalmente está na faixa de 8–20&nbsp;keV e o ângulo de incidência é de 1–4°.<ref>{{citar livro
|ultimo = Ichimiya |primeiro = A.
|ultimo2 = Cohen |primeiro2 = P.I.
|ano = 2004
|titulo = Reflection High-energy Electron Diffraction
| url = https://books.google.com/?id=AUVbPerNxTcC&pg=PA1
|página = 1
|publicado = Cambridge University Press
| isbn = 0-521-45373-9
}}</ref><ref>{{citar periódico
|ultimo = Heppell |primeiro = T.A.
|ano = 1967
|titulo = A combined low energy and reflection high energy electron diffraction apparatus
|jornal = Journal of Scientific Instruments
| volume = 44 |páginas = 686–688
| doi =10.1088/0950-7671/44/9/311
|bibcode = 1967JScI...44..686H
|número = 9 }}</ref>

A [[microscopia eletrônica]] direciona um feixe de elétrons sobre o espécime. Alguns elétrons mudam suas propriedades, tais como a direção do movimento, ângulo, e energia e fase relativa conforme interagem com o material. Os microscopistas podem registrar estas mudanças no feixe de elétrons e reproduzir imagens de nível atômico do material.<ref>{{citar web
|ultimo = McMullan |primeiro = D.
|ano = 1993
|titulo = Scanning Electron Microscopy: 1928–1965
| url = http://www-g.eng.cam.ac.uk/125/achievements/mcmullan/mcm.htm
|publicado = University of Cambridge
|acessodata = 2009-03-23
}}</ref> Sob luz azul, a [[Microscópio óptico|microscopia ótica]] convencional tem uma resolução de difração limitada a aproximadamente 200&nbsp;nm.<ref>{{citar livro
|ultimo = Slayter |primeiro = H.S.
|ano = 1992
|titulo = Light and electron microscopy
| url = https://books.google.com/?id=LlePVS9oq7MC&pg=PA1
|página = 1
|publicado = Cambridge University Press
| isbn = 0-521-33948-0
}}</ref> Em comparação, a microscopia eletrônica é limitada ao comprimento de onda de Broglie do elétron, que é igual a 0.0037&nbsp;nm para partículas aceleradas através de um potencial de {{Fmtn|100000}}-[[Volt]]s.<ref>{{citar livro
|ultimo = Cember |primeiro = H.
|ano = 1996
|titulo = Introduction to Health Physics
| url = https://books.google.com/?id=obcmBZe9es4C&pg=PA42
|páginas = 42–43
|publicado = McGraw-Hill Professional
| isbn = 0-07-105461-8
}}</ref> O [[Microscópio eletrônico de transmissão de aberração corrigida]] é capaz de atingir uma resolução inferior a 0.05&nbsp;nm, que é mais do que suficiente para visualizar átomos individualmente.<ref>{{citar periódico
|ultimo = Erni |primeiro = R.
|ano = 2009
|titulo = Atomic-Resolution Imaging with a Sub-50-pm Electron Probe
|jornal = Physical Review Letters
| volume = 102 |número = 9 |página = 096101
| doi =10.1103/PhysRevLett.102.096101
| pmid = 19392535
| bibcode=2009PhRvL.102i6101E
|display-authors=etal}}</ref> Esta capacidade torna a microscopia eletrônica útil para a [[imagiologia]] de alta resolução. Entretanto, são instrumentos caros com alto custo de manutenção.

Existem dois tipos de microscópios eletrônicos: por transmissão ou por varredura. O [[microscópio eletrônico de transmissão]] funcionam como um [[retroprojetor]], com o feixe de elétrons passando através de uma fatia do material e sendo projetadas por lentes em um [[diapositivo|slide fotográfico]] ou [[dispositivo de carga acoplada]]. O [[microscópio eletrônico de varredura]] emitem um feixe de elétrons fino, assim como em um aparelho de TV, através da amostra analisada para reproduzir a imagem. A faixa de ampliação vai de 100× até {{Fmtn|1000000}}× ou superior para ambos os tipos. O [[microscópio de corrente de tunelamento]] utiliza tunelamento quântico de elétrons a partir de uma ponta de metal afiada para dentro do material estudado e pode produzir imagens a nível atômico da superfície.<ref name="bozzola_1999">
{{citar livro
|ultimo = Bozzola |primeiro = J.J.
|ultimo2 = Russell |primeiro2 = L.D.
|ano = 1999
|titulo = Electron Microscopy: Principles and Techniques for Biologists
| url = https://books.google.com/?id=RqSMzR-IXk0C&pg=PA12
|publicado = Jones & Bartlett Publishers
|páginas = 12, 197–199
| isbn = 0-7637-0192-0
}}</ref><ref>{{citar livro
|ultimo = Flegler |primeiro = S.L.
|ultimo2 = Heckman Jr. |primeiro2 = J.W.
|ultimo3 = Klomparens |primeiro3 = K.L.
|ano = 1995
|titulo = Scanning and Transmission Electron Microscopy: An Introduction
|publicado = Oxford University Press
|páginas = 43–45 |edição = Reprint
| isbn = 0-19-510751-9
}}</ref><ref>{{citar livro
|ultimo = Bozzola |primeiro = J.J.
|ultimo2 = Russell |primeiro2 = L.D.
|ano = 1999
|titulo = Electron Microscopy: Principles and Techniques for Biologists
| url = https://books.google.com/?id=RqSMzR-IXk0C&pg=PA9
|publicado = Jones & Bartlett Publishers
|edição = 2nd |página = 9
| isbn = 0-7637-0192-0
}}</ref>

=== Outras aplicações ===
No [[laser de elétrons livres]], um [[raio de elétrons relativísticos|feixe de elétrons relativísticos]] passa através de um par de [[ondulador]]es que contém uma matriz de [[imãs dipolares]] cujos campos apontam em direções alternadas. Os elétrons emitem radiação sincrotrônica que interage [[luz coerente|de forma coerente]] com os mesmos elétrons para amplificar o campo de radiação na frequência de [[ressonância]]. O laser pode emitir radiação eletromagnética de [[radiança]] coerente em uma faixa ampla de frequências, desde o [[microonda]]s até o raio-X.<ref>{{citar livro
|ultimo = Freund |primeiro = H.P.
|ultimo2 = Antonsen |primeiro2 = T.
|ano = 1996
|titulo = Principles of Free-Electron Lasers
| url = https://books.google.com/?id=73w9tqTgbiIC&pg=PA1
|páginas = 1–30
|publicado = Springer
| isbn = 0-412-72540-1
}}</ref>

Os elétrons são importantes em tubos de raios catódicos, onde têm sido amplamente utilizados em dispositivos de imagem em instrumentos de laboratório, monitores de computador e aparelhos de televisão.<ref>{{citar livro
|ultimo = Kitzmiller |primeiro = J.W.
|ano = 1995
|titulo = Television Picture Tubes and Other Cathode-Ray Tubes: Industry and Trade Summary
|páginas = 3–5
|publicado = DIANE Publishing
| isbn = 0-7881-2100-6
}}</ref> Em um tubo [[fotomultiplicador]], cada fóton que atinge o [[fotocátodo]] inicia uma avalanche de elétrons que produz um pulso de corrente detectável.<ref>{{citar livro
|ultimo = Sclater |primeiro = N.
|ano = 1999
|titulo = Electronic Technology Handbook
|páginas = 227–228
|publicado = McGraw-Hill Professional
| isbn = 0-07-058048-0
}}</ref> Tubos de vácuo utilizam um fluxo de elétrons para manipular sinais elétricos, e possuem um papel crítico no desenvolvimento da tecnologia eletrônica. Porém, eles têm sido substituídos por [[Eletrônica de estado sólido|dispositivos de estado sólido]] tais como [[transistor]]es.<ref>{{citar web
|autor = Staff
|ano = 2008
|titulo = The History of the Integrated Circuit
| url = http://nobelprize.org/educational_games/physics/integrated_circuit/history/
|publicado = The Nobel Foundation
|acessodata = 2008-10-18
}}</ref>

== Ver também ==
{{Div col|2}}
* [[Átomo]]
* [[Efeito fotoelétrico]]
* [[Física de partículas]]
* [[Nêutron]]
* [[Partícula subatômica]]
* [[Pósitron]]
* [[Próton]]
* [[Raio catódico]]
{{Div col fim}}

{{Notas}}
<references group="notas"/>
{{Referências|refs =
<ref name="anastopoulos1">
{{citar livro
 |ultimo = Anastopoulos |primeiro = C.
 |ano = 2008
 |titulo = Particle Or Wave: The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics
 | url = https://books.google.com/?id=rDEvQZhpltEC&pg=PA236
 |páginas = 236–237
 |publicado = Princeton University Press
 | isbn = 0-691-13512-6
}}</ref>
<ref name="DictOrigins">
{{citar livro
 |ultimo = Shipley |primeiro = J.T.
 |ano = 1945
 |titulo = Dictionary of Word Origins
 |página = 133
 |publicado = The Philosophical Library
 | isbn = 0-88029-751-4
}}</ref>
<ref name="Baigrie1">
{{citar livro
 |ultimo = Baigrie |primeiro = B.
 |ano = 2006
 |titulo = Electricity and Magnetism: A Historical Perspective
 | url = https://books.google.com/?id=3XEc5xkWxi4C&pg=PA7
 |páginas = 7–8
 |publicado = Greenwood Press
 | isbn = 0-313-33358-0
}}</ref>
<ref name="buchwald1">
{{citar livro
 |ultimo = Buchwald |primeiro = J.Z.
 |ultimo2 = Warwick |primeiro2 = A.
 |ano = 2001
 |titulo = Histories of the Electron: The Birth of Microphysics
 | url = https://books.google.com/?id=1yqqhlIdCOoC&pg=PA195
 |páginas = 195–203
 |publicado = MIT Press
 | isbn = 0-262-52424-4
|ref=refBaW2001}}</ref>
<ref name="thomson">
{{citar periódico
 |ultimo = Thomson |primeiro = J.J.
 |ano = 1897
 |titulo = Cathode Rays
 | url = http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/thomson1897.html
 |jornal = Philosophical Magazine
 | volume = 44 |páginas = 293–316
 | doi = 10.1080/14786449708621070
 |número = 269
}}</ref>
<ref name="2010 CODATA">P.J. Mohr, B.N. Taylor, and D.B. Newell (2011), "The 2010 CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants" (Web Version 6.0). This database was developed by J. Baker, M. Douma, and S. Kotochigova. Available: http://physics.nist.gov/constants [Thursday, 02-Jun-2011 21:00:12 EDT]. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD 20899.</ref>
}}

== Ligações externas ==
{{Wiktionary1|Elétron}}
* {{Link|en |2=http://pdg.lbl.gov/ |3=The Review of Particle Physics |4=no Particle Data Group}}
* [http://e-quimica.iq.unesp.br/index.php?option=com_content&view=article&id=71:experimento-de-millikan&catid=36:videos&Itemid=55 O experimento de Millikan] no e-Química

{{Partículas elementares}}
{{Portal3|Ciência|Física}}

{{DEFAULTSORT:Eletron}}
[[Categoria:Eletrão| ]]