نمایش مبدأ برای الکترون

{{جعبه ذرات بنیادی
| bgcolour =
| نام = الکترون
| تصویر =[[پرونده:HAtomOrbitals.png|280px]]
| زیرنویس = [[اوربیتال اتمی|اوربیتال‌های]] اتم هیدروژن در سطوح مختلف انرژی. نواحی روشن‌تر، نواحی هستند که در هر لحظه از زمان، احتمال یافتن الکترون در آن نواحی بیشتر است.
| num_types
| ترکیب = [[ذره بنیادی]]
| خانواده = [[فرمیون]]
| گروه = [[لپتون]]
| نسل =اول
| برهم‌کنش = [[جاذبه]]، [[الکترومغناطیس]]، [[نیروی ضعیف]]
| ذره بنیادی =
| پادذره  = [[پوزیترون]] (به آن پادالکترون هم گفته می‌شود)
| وضعیت =
| استدلال = ریچارد لامینگ (۱۸۳۸–۱۸۵۱)<ref name="farrar"/>{{سخ}}جرج استونی (۱۸۷۴) و دیگران<ref name="arabatzis"/><ref name="buchwald1"/>
| کشف = [[جی جی تامسون]] (۱۸۹۷)<ref name="thomson"/>
| نماد = <sup>−</sup>e یا <sup>−</sup>β
| جرم = {{val|9.10938291|(40)|e=-31|ul=kg}}<ref name="2010 CODATA"/>{{سخ}}{{val|5.4857990946|(22)|e=-4|ul=u}}<ref name="2010 CODATA"/>{{سخ}}[{{val|1822.8884845|(14)}}]<sup>−1</sup>&nbsp;u<ref group=note>در شکل کسری آن مخرج برابر با معکوس مقدار اعشاری آن است (که عدم قطعیت استاندارد نسبی برابر با {{val|۴٫۲|e=-۱۳|ul=u}} دارد).</ref>{{سخ}}{{val|0.510998928|(11)|ul=MeV/c2}}<ref name="2010 CODATA"/>
| نیم‌عمر =
| ذرات واپاشی =
| بار الکتریکی = {{val|-1|ul=e}}<ref group=note>بار الکترون برابر با [[بار بنیادی]] است که علامت آن برای الکترون منفی و برای پروتون مثبت است.</ref>{{سخ}}{{val|-1.602176565|(35)|e=-19|ul=C}}<ref name="2010 CODATA"/>{{سخ}}{{val|-4.80320451|(10)|e=-10|u=[[Statcoulomb|esu]]}}
| بار رنگ =
| اسپین = {{frac|1|2}}
| num_spin_states =
}}
'''اِلِکترون'''<ref>{{یادکرد فرهنگستان|مصوب=الکترون|بیگانه=electron|بیگانه در فارسی=|حوزه=شیمی، فیزیک‌|دفتر=نخست|بخش=فارسی|سرواژه=الکترون}}</ref> {{به انگلیسی|electron}} (با نماد <sup>−</sup>e یا <sup>−</sup>β) یک [[ذرات زیراتمی|ذره زیر اتمی]] با [[بار الکتریکی]] منفی برابر با [[بار بنیادی]] است.<ref>{{cite web|title=JERRY COFF|url=http://www.universetoday.com/73323/what-is-an-electron/|accessdate=10 September 2010}}</ref>
الکترون‌ها به [[نسل (فیزیک ذرات)|نسل]] نخست از خانواده [[لپتون|لپتون‌]]ها تعلق دارند<ref name="curtis74"/> و به‌طور عمومی به عنوان [[ذره بنیادی]] شناخته می‌شوند زیرا هیچ جزء و زیرساختار تشکیل‌دهنده شناخته‌شده‌ای ندارند.<ref name="prl50"/> الکترون [[جرم نامتغیر|جرمی]] تقریباً برابر با یک بر روی ۱۸۳۶ [[جرم نامتغیر|جرم]] [[پروتون]] دارد.<ref name="nist_codata_mu"/>
ویژگی‌های [[مکانیک کوانتومی|کوانتومی]] الکترون شامل [[تکانه زاویه‌ای]] ذاتی ([[اسپین]]) با مقدار نیمه‌صحیح بر حسب ''ħ'' ([[ثابت کاهیده پلانک|ثابت کاهیدهٔ پلانک]]) است و این یعنی الکترون یک نوع [[فرمیون]] است.
به دلیل فرمیون بودن، طبق [[اصل طرد پاولی]]، دو الکترون مختلف نمی‌توانند حالات کوانتومی یکسانی را اشغال کنند.<ref name="curtis74"/>
الکترون‌ها، همانند همهٔ مواد، هم ویژگی‌های ذره‌ای و هم موجی را دارا هستند، یعنی هم می‌توانند با ذرات دیگر برخورد کنند و هم مانند نور دچار [[پراش الکترون|پراش]] شوند. مشاهده ویژگی‌های موجی الکترون نسبت به ذراتی مانند [[نوترون]] و پروتون آسان‌تر است زیرا جرم الکترون کمتر است و در نتیجه [[طول موج دوبروی]] آن برای انرژی‌های معمول بالاتر است.

در بسیاری از پدیده‌های فیزیکی مانند [[الکتریسیته]]، [[مغناطیس]] و [[رسانندگی گرمایی|رسانش گرمایی]]، الکترون‌ها نقشی اساسی را ایفا می‌کنند و همچنین در برهم‌کنش‌های [[گرانشی]]، [[الکترومغناطیسی]] و [[نیروی هسته‌ای ضعیف|هسته‌ای ضعیف]] نیز شرکت می‌کند.<ref name="anastopoulos1"/> الکترون یک [[میدان الکتریکی]] در اطراف خود ایجاد می‌کند. یک الکترون در حال حرکت نسبت به یک ناظر، یک [[میدان مغناطیسی]] تولید می‌کند، و میدان‌های مغناطیسی خارجی نیز باعث انحراف مسیر حرکت الکترون می‌شوند. هنگامی که یک الکترون شتاب می‌گیرد، انرژی را به شکل [[فوتون]] جذب یا تابش می‌کند.
وسایل آزمایشگاهی با بهره‌گیری از میدان‌های الکترومغناطیسی توانایی دربرگرفتن و مشاهده الکترون‌های تکی و [[پلاسما (فیزیک)|پلاسمای الکترون]] را دارند و تلسکوپ‌های ویژه‌ای نیز وجود دارند که می‌توانند پلاسماهای الکترون را در فضا آشکار سازند. الکترون کاربرهای فراوانی دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به [[الکترونیک]]، [[جوشکاری با تشعشعات الکترونی]]، [[لامپ پرتوی کاتدی]]، [[میکروسکوپ الکترونی]]، [[پرتودرمانی]]، [[لیزر الکترون آزاد]]، [[آشکارسازهای یونیزاسیون گازی]] و [[شتاب‌دهنده ذره‌ای]] اشاره نمود.

برهم‌کنش‌های دربرگیرنده الکترون و ذرات زیراتمی دیگر در دانش‌هایی مانند [[شیمی]] و [[فیزیک هسته‌ای]] مورد توجه ویژه‌ای قرار می‌گیرند. برهم‌کنش [[قانون کولن|نیروی کولنی]] میان [[پروتون]]های مثبت هسته اتم و الکترون‌های منفی باعث تشکیل شدن اتم می‌شود. [[یونیزه‌شدن]] و تغییر در نسبت‌های ذرات باعث تغییر در [[انرژی بستگی]] سیستم می‌شود. تبادل یا به اشتراک‌گذاری الکترون میان دو یا چند اتم عامل اصلی بوجودآمدن [[پیوند شیمیایی|پیوندهای شیمیایی]] است.<ref name=Pauling/> فیلسوف طبیعی بریتانیایی، [[ریچارد لامینگ]] نخستین بار در سال ۱۸۳۸ فرضیه‌ای شامل مفهوم یک مقدار تجزیه‌ناپذیر بار الکتریکی برای توضیح ویژگی‌های شیمیایی اتم‌ها ارائه داد.<ref name="arabatzis"/> فیزیکدان ایرلندی، [[جرج استونی]]، در سال ۱۸۹۱ نام این بار را الکترون گذاشت و [[جی جی تامسون]] و تیم متشکل از فیزیکدانان بریتانیایی او این ذره را در سال ۱۸۹۷ شناسایی کردند.<ref name="thomson"/><ref name="dahl">[[#refDahl1997|Dahl (1997:122–185).]]</ref><ref name="wilson"/> الکترون‌ها در [[واکنش هسته‌ای|واکنش‌های هسته‌ای]] مانند [[هسته‌زایی ستاره‌ای|هسته‌زایی در ستارگان]] نیز می‌توانند شرکت کنند که در آنجا با نام [[ذرات بتا]] شناخته می‌شوند. الکترون‌ها ممکن است در [[واپاشی بتا]]ی [[ایزوتوپ پرتوزا|ایزوتوپ‌های رادیواکتیو]] و همچنین در برخوردهای پرانرژی، مانند وقتی که [[پرتو کیهانی]] وارد اتمسفر می‌شود، به‌وجود آیند.
[[پادذره]] الکترون، [[پوزیترون]] نام دارد که دقیقاً مانند الکترون است اما بار الکتریکی و دیگر [[بار (فیزیک)|بارهای]] آن علامت مخالف با الکترون دارند. وقتی یک الکترون به یک پوزیترون برخورد می‌کند، ممکن است هردو کاملاً نابود شوند و [[فوتون]]های [[پرتو گاما]] تولید کنند.

== تاریخچه ==
{{همچنین ببینید|پیشینه الکتریسیته}}

یونانیان باستان متوجه شدند که وقتی [[کهربا]] با پشم مالش داده شود، اشیای کوچک را به سمت خود جذب می‌کند. این پدیده به همراه [[آذرخش]] نخستین تجربه‌های ثبت‌شده بشر از الکتریسیته هستند.<ref>{{cite book
 | last = Shipley | first = J.T.
 | year = 1945
 | title = Dictionary of Word Origins
 | url = https://archive.org/details/dictionaryofword00ship | page = [https://archive.org/details/dictionaryofword00ship/page/133 133]
 | publisher = [[The Philosophical Library]]
 | isbn = 0-88029-751-4
}}</ref> در دههٔ ۱۶۰۰ دانشمندی انگلیسی به نام [[ویلیام گیلبرت]] در مقاله‌ای با عنوان «مگنت (De Magnete)»، برای اشاره به این ویژگی جذب اشیای کوچک پس از مالش، واژهٔ لاتین جدیدی به نام ''الکتریکوس'' را به کار برد.<ref>{{cite book
 | last = Baigrie | first = B.
 | year = 2006
 | title = Electricity and Magnetism: A Historical Perspective
 | url = http://books.google.com/?id=3XEc5xkWxi4C&pg=PA7
 | pages = 7–۸
 | publisher = [[Greenwood Press]]
 | isbn = 0-313-33358-0
}}</ref> واژه‌های ''الکتریسیته'' و ''الکتریک'' هر دو از واژهٔ لاتین ''الکتروم'' (همچنین ریشهٔ ترکیب همان اسم) که خود برگرفته از واژهٔ یونانی {{Lang|grc|ήλεκτρον}} (''الکترون'') به معنی ''کهربا'' است، مشتق شده‌اند.

در اوایل دهه ۱۷۰۰، [[فرانسیس هاوکسبی]] و یک شیمی‌دان فرانسوی به نام [[شارل فرانسوا دو سیسترنی دو فی|شارل فرانسوا دو فی]] به‌طور جداگانه چیزی کشف کردند که از آن با عنوان دو گونه متفاوت از الکتریسیته مالشی یاد کردند؛ یکی تولید شده از مالش شیشه، و دیگری از مالش رزین. دوفی نتیجه گرفت که الکتریسیته از دو [[نظریه‌های اتر|شار الکتریکی]] با نام‌های «ویترئوس» و «رزینوس» تشکیل شده‌است که مالش باعث جدا شدن آن‌ها از یکدیگر می‌شود و هنگامی که با هم ترکیب شوند، یکدیگر را خنثی می‌کنند.<ref>{{cite book
 | last = Keithley | first = J.F.
 | year = 1999
 | title = The Story of Electrical and Magnetic Measurements: From 500 B.C. to the 1940s
 | url = http://books.google.com/?id=uwgNAtqSHuQC&pg=PA207
 | publisher = [[مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک|Institute of Electrical and Electronics Engineers]]
 | isbn = 0-7803-1193-0
}}</ref> یک دهه بعد، [[بنجامین فرانکلین]] پیشنهاد داد که الکتریسیته از انواع متفاوتی از شاره‌های الکتریکی ناشی نمی‌شود، بلکه ناشی از یک نوع شاره الکتریکی تحت فشارهای مختلف است. او همانند نام‌گذاری امروزی بارهای الکتریکی، آن‌ها را به ترتیب ''مثبت'' و ''منفی'' نامید.<ref>{{cite web
 | author =
 | date =
 | title = Benjamin Franklin (۱۷۰۶–۱۷۹۰)
 | url = http://scienceworld.wolfram.com/biography/FranklinBenjamin.html
 | work = [[ScienceWorld|Eric Weisstein's World of Biography]]
 | publisher = [[ولفرم ریسرچ|Wolfram Research]]
 | accessdate = 2010-12-16
}}</ref> فرانکلین [[حامل بار]] را مثبت در نظر گرفته بود، اما به درستی تشخیص نداده بود که کدام شرایط مربوط به افزونی بار و کدام مربوط به کمبود بار بود.<ref>{{cite book
 |last1=Myers | first1 = R.L.
 | year = 2006
 | title = The Basics of Physics
 | url = http://books.google.com/books?id=KnynjL44pI4C&pg=PA242
 | publisher = [[Greenwood Publishing Group]]
 | page = 242
 | isbn = 0-313-32857-9
}}</ref>

در ۱۸۰۷- ۱۸۰۸ [[همفری دیوی]] شیمی دان انگلیسی با تجزیه مواد مرکب به کمک جریان الکتریسیته، ۵ عنصر پتاسیم، سدیم، کلسیم، استرنسیم و [[باریم]] را کشف کرد و نتیجه گرفت که عناصر با نیروی جاذبه ای به هم متصل هستند که ماهیت الکتریکی دارد.

در ۱۸۳۲-۱۸۳۳ [[مایکل فارادی]] هم همانند دیوی آزمایش‌هایی را به وسیله [[برق‌کافت|برقکافت]] انجام داد و رابطه بین مقدار الکتریسیته مصرف شده و میزان ماده مرکب تجزیه شده به دست آورد.

بین سال‌های ۱۸۳۸ تا ۱۸۵۱، فیلسوف طبیعی انگلیسی [[ریچارد لامینگ]] این ایده را مطرح نمود که اتم متشکل از یک هستهٔ مادی است که توسط ذرات زیر اتمی با بار الکتریکی واحد در بر گرفته شده‌است.<ref name="farrar">{{cite journal
 | last = Farrar | first = W.V.
 | year = 1969
 | title = Richard Laming and the Coal-Gas Industry, with His Views on the Structure of Matter
 | journal = [[Annals of Science]]
 | volume = 25 | pages = 243–۲۵۴
 | doi =10.1080/00033796900200141
}}</ref> در اوایل سال ۱۸۳۶، یک فیزیکدان آلمانی به نام [[ویلهلم ادوارد وبر]]، نظریه‌ای مطرح کرد که طبق آن، الکتریسیته متشکل از شاره‌های باردار مثبت و منفی است که برهم‌کنش میان آن‌ها از [[قانون مربع معکوس]] پیروی می‌کند. در سال ۱۸۷۴، فیزیکدان ایرلندی [[جورج استونی|جورج جانستون استونی]]، پس از مطالعه پدیده [[برق‌کافت]]، پیشنهاد کرد که یک ''مقدار واحد مشخص از الکتریسیته'' وجود دارد که همان بار [[یون]] [[ظرفیت شیمیایی|تک ظرفیتی]] است. او توانسته‌بود، مقدار این بار بنیادی را به وسیلهٔ [[قوانین برق‌کافت فاراده]] تخمین بزند.<ref>{{cite journal
 | last = Barrow | first = J.D.
 | year = 1983
 | title = Natural Units Before Planck
 | journal =  Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society 
 | volume = 24 | pages = 24–۲۶
 | bibcode = 1983QJRAS..24...24B
 | doi =
}}</ref> هرچندکه او معتقد بود این بارها به‌طور دائمی به اتم‌ها متصل هستند و نمی‌توان آن‌ها را از اتم جدا کرد. در سال ۱۸۸۱ یک فیزیکدان آلمانی به نام [[هرمان فون هلمهولتز|هرمان وان هلمولتز]] ادعا نمود که بارهای مثبت و منفی هر دو به قسمت‌های بنیادی تری تقسیم می‌شوند که هر کدام از آن‌ها «مانند اتم‌های الکتریسیته رفتار می‌کنند».<ref name="arabatzis">{{cite book
 | last = Arabatzis | first = T.
 | year = 2006
 | title = Representing Electrons: A Biographical Approach to Theoretical Entities
 | url = http://books.google.com/?id=rZHT-chpLmAC&pg=PA70
 | pages = 70–۷۴
 | publisher = [[University of Chicago Press]]
 | isbn = 0-226-02421-0
}}</ref>

استونی در ابتدا واژه ''الکترولیون'' را در سال ۱۸۸۱ ابداع نمود. ده سال بعد آن را به ''الکترون'' تغییر داد تا با آن، این بارهای بنیادی را توصیف کند. او در سال ۱۸۹۴ چنین می‌نویسد: «... تخمینی از این ''قابل توجه‌ترین مقدار واحد پایه‌ای از الکتریسیته'' زده شد، که از آن زمان تصمیم گرفتم که برای آن نام الکترون را پیشنهاد بدهم».<ref>{{cite journal
 | last = Stoney | first = G.J.
 | year = 1894
 | title = Of the "Electron," or Atom of Electricity
 | journal = [[Philosophical Magazine]]
 | volume = 38 | issue = 5 | pages = 418–۴۲۰
 | doi =
}}</ref>
در سال ۱۹۰۶ پیشنهادی برای تغییر آن به ''الکتریون'' مطرح شد که با شکست روبه‌رو شد زیرا [[هندریک لورنتز]] ترجیح داد نام ''الکترون'' را نگه دارد.<ref>{{cite book
 | author=Sōgo Okamura
 | title=History of Electron Tubes
 | url=http://books.google.com/books?id=VHFyngmO95YC&pg=PR11
 | accessdate=29 May 2015
 | year=1994
 | publisher=IOS Press
 | isbn=978-90-5199-145-1
 | page=11
 | quote=In 1881, Stoney named this electromagnetic 'electrolion'. It came to be called 'electron' from 1891. [...] In 1906, the suggestion to call cathode ray particles 'electrions' was brought up but through the opinion of Lorentz of Holland 'electrons' came to be widely used.}}</ref><ref>{{cite journal
 | last = Stoney | first = G.J.
 | year = 1894
 | title = Of the "Electron," or Atom of Electricity
 | journal = [[Philosophical Magazine]]
 | volume = 38 | issue = 5 | pages = 418–420
 | doi =10.1080/14786449408620653
}}</ref>
واژه ''الکترون'' ترکیبی از واژه '''''الکتر'''یک'' و پسوند ''ی'''ون''''' می‌باشد،<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>
پسوند -ون که در نامیدن ذرات زیراتمی دیگر مانند پروتون و نوترون نیز به‌کار می‌رود از الکترون گرفته شده‌است.<ref>{{cite book
 | last = Soukhanov | first = A.H. <!-- using author field because editor field double-punctuates. -->
 | year = 1986
 | title = Word Mysteries & Histories
 | page = 73
 | publisher = [[هاوتن مفلین هارکورت|Houghton Mifflin Company]]
 | isbn = 0-395-40265-4
}}</ref><ref>{{cite book
 | last = Guralnik | first = D.B. <!-- using author field because editor field double-punctuates. -->
 | year = 1970
 | title = Webster's New World Dictionary
 | publisher = [[Prentice Hall]]
 | page = 450
 | isbn =
}}</ref>

=== کشف ===
[[پرونده:Cyclotron motion wider view.jpg|left|thumb|alt=A round glass vacuum tube with a glowing circular beam inside|یک پرتو از الکترون‌ها که به شکل دایره و به وسیلهٔ یک میدان مغناطیسی منحرف شده‌است.<ref>{{cite book
 | last = Born | first = M.
 | last2 = Blin-Stoyle | first2 = R.J.
 | last3 = Radcliffe | first3 = J.M.
 | year = 1989
 | title = Atomic Physics
 | url = http://books.google.com/?id=NmM-KujxMtoC&pg=PA26
 | page = 26
 | publisher = [[Courier Dover]]
 | isbn = 0-486-65984-4
}}</ref>]]

[[یوهان ویلهلم هیترف]]، فیزیکدان آلمانی، رسانایی الکتریکی را در گازهای رقیق مطالعه نمود: در سال ۱۸۶۹ او تابشی را کشف کرد که از [[کاتد]] منتشر می‌شد و اندازهٔ آن با کاهش فشار گاز افزایش می‌یافت. در سال ۱۸۷۶، یک دانشمند آلمانی به نام [[اویگن گلدشتاین]]، نشان داد که پرتوهای این تابش سایه ایجاد می‌کنند و این پرتوها را [[پرتو کاتدی|پرتوهای کاتدی]] نامید.<ref>[[#refDahl۱۹۹۷|Dahl (۱۹۹۷:55–58).]]</ref> در طول دههٔ ۱۸۷۰، یک شیمیدان و فیزیکدان انگلیسی به نام سر [[ویلیام کروکز|ویلیام کروکس]]، نخستین [[لامپ پرتو کاتدی]] از نوع محفظه [[خلأ]] را ساخت.<ref name="dekosky">{{cite journal
 | last = DeKosky | first = R.K.
 | year = 1983
 | title = William Crookes and the quest for absolute vacuum in the 1870s
 | journal = [[Annals of Science]]
 | volume = 40 | issue = 1 | pages = 1–۱۸
 | doi =10.1080/00033798300200101
}}</ref> او سپس نشان داد که پرتوهای [[تابناکی]] که در داخل لوله پدیدار می‌شوند، حامل انرژی هستند و از [[کاتد]] به سوی [[آند (شیمی)|آند]] حرکت می‌کنند. علاوه بر این، او توانست با بهره‌گیری از یک میدان مغناطیسی مسیر پرتوها را منحرف کند و بدین ترتیب نشان داد که این پرتوها به‌گونه‌ای رفتار می‌کنند که گویی بار منفی دارند.<ref name="leicester">{{cite book
 | last = Leicester | first = H.M.
 | year = 1971
 | title = The Historical Background of Chemistry
 | url = http://books.google.com/?id=aJZVQnqcwv4C&pg=PA221
 | pages = 221–222
 | publisher = [[Courier Dover]]
 | isbn = 0-486-61053-5
}}</ref><ref>[[#refDahl1997|Dahl (1997:64–78).]]</ref> در سال ۱۸۷۹ او پیشنهاد داد که این ویژگی‌ها را می‌توان با آنچه که وی «مادهٔ پرتوزا» نامیده‌بود، توضیح داد. پیشنهاد وی این بود که این حالت چهارمی از ماده است که شامل [[مولکول]]هایی با بار منفی می‌شود که با سرعت بالا از کاتد تابیده می‌شوند.<ref>{{cite journal
 | last = Zeeman | first = P.<!-- Lockyer, Norman ed. : commenting out for now because editor field double-punctuates. -->
 | year = 1907
 | title = Sir William Crookes, F.R.S.
 | url = http://books.google.com/?id=UtYRAAAAYAAJ
 | journal = [[نیچر|Nature]]
 | volume = 77 | issue = 1984 | pages = 1–۳
 | doi = 10.1038/077001a0
|bibcode = 1907Natur..77....1C}}</ref>

یک فیزیکدان آلمانی‌الاصل انگلیسی به نام [[آرتور شوستر]]، آزمایش‌ها کروکس را گسترش داد و چند صفحه فلزی را هم‌راستا با پرتوهای کاتدی درون محفظه خلاء قرار داد و بین صفحات، [[پتانسیل الکتریکی]] ایجاد نمود. میدان ایجادشده پرتوها را به سوی صفحهٔ با بار مثبت منحرف می‌کرد، که گواه دیگری بر منفی بودن بار الکتریکی این پرتوها بود. در سال ۱۸۹۰، شوستر، با اندازه‌گیری این انحراف به ازای یک [[جریان الکتریکی|جریان]] معین، توانست [[نسبت جرم به بار]] اجزای تشکیل‌دهنده این پرتو را تخمین بزند. از آنجا که این نسبت بیش از هزار بار بزرگتر از آنچه انتظار می‌رفت بود، عدهٔ کمی به آن توجه کردند.<ref name="leicester"/><ref>[[#refDahl۱۹۹۷|Dahl (۱۹۹۷:99).]]</ref>

در سال ۱۸۹۲، [[هندریک لورنتز]] پیشنهاد داد که جرم این ذرات (الکترون‌ها) ممکن است ناشی از بار الکتریکی آن‌ها باشد.<ref>Frank Wilczek: "[http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=happy-birthday-electron Happy Birthday, Electron]" ''Scientific American'', June 2012.</ref>

در سال ۱۸۹۶ یک فیزیکدان انگلیسی به نام [[جوزف جان تامسون|ج. ج تامسون]] با همکارانش به نام‌های [[جان سیلی تاونزند]] و [[هارولد ویلسون (فیزیکدان)|هارولد ویلسون]]،<ref name="dahl">[[#refDahl1997|Dahl (1997:122–185).]]</ref><!-- تکمیل یادکرد توسط ربات از ویکی انگلیسی --> آزمایش‌هایی را انجام دادند که نشان داد [[پرتو کاتدی|پرتوهای کاتدی]]، برخلاف آنچه پیش‌تر پنداشته می‌شد، موج، اتم یا مولکول نیستند، بلکه از ذرات منحصربه‌فردی تشکیل شده‌اند.<ref name="thomson">{{cite journal
 | last = Thomson | first = J.J.
 | year = 1897
 | title = Cathode Rays
 | url = http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/thomson1897.html
 | journal = [[Philosophical Magazine]]
 | volume = 44 | page = 293
 | doi = 10.1080/14786449708621070
 | issue = 269
}}</ref><!-- تکمیل یادکرد توسط ربات از ویکی انگلیسی --> از آنجاییکه انحراف این ذرات با اندازه بار ذره متناسب بوده و با جرم آن نسبت عکس دارد، تامسون توانست تخمین‌های خوبی از بار ''e'' و جرم ''m'' زد که نشان می‌داد، ذرات پرتو کاتدی، که او آن‌ها را «کورپاسکل» می‌نامیده بود، احتمالاً دارای جرمی برابر با حدود یک‌هزارم جرم سبک‌ترین یون شناخته‌شده یعنی هیدروژن هستند.<ref name="thomson"/><ref name="wilson">{{cite book
 | last = Wilson | first = R.
 | year = 1997
 | title = Astronomy Through the Ages: The Story of the Human Attempt to Understand the Universe
 | url = http://books.google.com/?id=AoiJ3hA8bQ8C&pg=PA138
 | page = 138
 | publisher = [[انتشارات سی‌آرسی|CRC Press]]
 | isbn = 0-7484-0748-0
}}</ref> او همچنین نشان داد که نسبت بار به جرم آن‌ها یعنی ''e''/''m'' به جنس کاتد بستگی ندارد. افزون بر این، او نشان داد که ذرات با بار منفی تولید شده به وسیلهٔ مواد رادیواکتیو، مواد حرارت داده‌شده و مواد تحت تابش نورانی، یکسان هستند.<ref name="thomson"/><ref>{{cite web
 | last = Thomson
 | first = J.J.
 | year = 1906
 | title = Nobel Lecture: Carriers of Negative Electricity
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-lecture.pdf
 | publisher = [[The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-08-25
 | archive-date = 10 اکتبر 2008
 | archive-url = https://web.archive.org/web/20081010100408/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-lecture.pdf
 }}</ref> سپس شعاع انحرافی را که بر اثر شدت میدان مغناطیسی معینی ایجاد شده بود، اندازه گرفت و سپس میدان الکتریکی لازم برای برقراری توازن با میدان مغناطیسی به شکلی که انحراف مؤثری در پرتو کاتدی مشاهده نشود را تعیین نمود. از این راه او نسبت بار به جرم ذره را q/m= ۱.۷۵۸۸۲۰۰۲۴×۱۰<sup>۸</sup> C/g اندازه‌گیری کرد.

نام الکترون دوباره برای این ذرات توسط یک فیزیکدان ایرلندی به نام [[جرج فیتزجرالد]] پیشنهاد داده شد و از آن زمان تاکنون این نام مورد پذیرش جهانی قرار گرفته‌است.<ref name="leicester" />
[[پرونده:Millikan.jpg|بندانگشتی|140px|رابرت میلیکان]]
در سال ۱۸۹۶ یک فیزیکدان فرانسوی به نام [[هانری بکرل]]، هنگام مطالعهٔ مواد معدنی دارای ویژگی [[فلوئورسانس]]، کشف کرد که این مواد بدون نیاز به قرار گرفتن در معرض یک منبع انرژی خارجی، پرتو تابش می‌کنند. این مواد [[واپاشی هسته‌ای|پرتوزا]] مورد علاقه فراوان دانشمندان از جمله فیزیکدان [[نیوزیلند|نیوزلندی]] به نام [[ارنست رادرفورد]] قرارگرفت. او کشف کرد که این مواد، ذره تابش می‌کنند. او این ذرات را بر اساس توانایی نفوذشان در مواد، [[ذرات آلفا|آلفا]] و [[ذرات بتا|بتا]] نامید.<ref>{{cite journal
 | last = Trenn | first = T.J.
 | year = 1976
 | title = Rutherford on the Alpha-Beta-Gamma Classification of Radioactive Rays
 | journal = [[Isis (journal)|Isis]]
 | volume = 67 | issue = 1 | pages = 61–۷۵
 | id = {{JSTOR|۲۳۱۱۳۴}}
 | doi = 10.1086/351545
}}</ref> در سال ۱۹۰۰ بکرل نشان داد که پرتوهای بتای تولید شده به وسیلهٔ [[رادیم|رادیوم]] توسط میدان الکتریکی منحرف می‌شوند و نسبت جرم به بار آن‌ها با پرتوهای کاتدی یکسان است.<ref>{{cite journal
 | last = Becquerel | first = H.
 | year = 1900
 | title = Déviation du Rayonnement du Radium dans un Champ Électrique
 | journal = [[Comptes Rendus de l'Académie des Sciences]]
 | volume = 130 | pages = 809–۸۱۵
}} {{Fr icon}}</ref> این مشاهده، دیدگاه وجود الکترون‌ها به عنوان جزئی از اتم‌ها را تقویت کرد.<ref name="BaW9091">[[#refBaW۲۰۰۱|Buchwald and Warwick (۲۰۰۱:90–91).]]</ref><ref>{{cite journal
 | last = Myers | first = W.G.
 | year = 1976
 | title = Becquerel's Discovery of Radioactivity in ۱۸۹۶
 | url = http://jnm.snmjournals.org/cgi/content/abstract/17/7/579
 | journal = [[ژورنال آو نوکلیر مدیسین]]
 | volume = 17 | issue = 7 | pages = 579–۵۸۲
 | doi =
 | pmid = 775027
}}</ref>

=== اندازه گیری بار الکترون ===
{{اصلی|آزمایش قطره روغن}}

در سال ۱۹۰۹ بار الکترون با دقت بیشتری توسط دانشمندان آمریکایی به نام‌های [[رابرت میلیکان]] و [[هاروی فلچر]] به‌وسیله [[آزمایش قطره روغن]] آن‌ها اندازه‌گیری شد که نتایج آن در سال ۱۹۱۱ منتشر نمود. در این آزمایش از اثر پرتوهای ایکس برای تولید الکترون از مولکول‌های هوا استفاده شده بود. سپس قطره‌های ریز روغن به هوا پاشیده می‌شد تا الکترون‌ها را جذب کند و از یک میدان الکتریکی استفاده شده بود تا از سقوط قطره‌های کوچک روغن بر اثر گرانش جلوگیری کنند. در واقع بار الکتریکی بین دو صفحه مدار می‌توانست به شکلی تنظیم شود که قطره‌های روغن سقوط نکنند. این وسیله می‌توانست بار الکتریکی را برای تعداد کمی همچون ۱–۱۵۰ یون را با خطای کمتر از۰٫۳٪ اندازه بگیرد. پیش از این آزمایش‌های مشابهی توسط گروه تامسون انجام شده بود،<ref name="thomson" /> که در آن‌ها از بخار قطرات ریز آب باردار که به وسیله [[برقکافت]] تولید شده بودند، استفاده شده بود،<ref name="dahl" /> و در سال ۱۹۱۱ نیز [[آبرام ایوف]] به‌طور جداگانه به همان نتیجهٔ میلیکان با استفاده از ریزذرات فلزات دست یافت، و نتایج آن را در سال ۱۹۱۳ منتشر کرد.<ref>{{cite journal
 | last = Kikoin | first = I.K.
 | last2 = Sominskiĭ | first2 = I.S.
 | year = 1961
 | title = Abram Fedorovich Ioffe (on his eightieth birthday)
 | journal = [[Soviet Physics Uspekhi]]
 | volume = 3 | pages = 798–۸۰۹
 | doi = 10.1070/PU1961v003n05ABEH005812
|bibcode = 1961SvPhU...3..798K}} Original publication in Russian: {{cite journal
 | last = Кикоин | first = И. К.
 | last2 = Соминский | first2 = М. С.
 | year = 1960
 | title = Академик А. Ф. Иоффе
 | url = http://ufn.ru/ufn60/ufn60_10/Russian/r6010e.pdf
 | journal =  Успехи Физических Наук 
 | volume = 72 | issue = 10 | pages = 303–۳۲۱
}}</ref> هر چند که قطره‌های روغن به دلیل سرعت تبخیر کمتر، از قطره‌های آب پایدار تر و در نتیجه برای آزمایش دقیق در زمان‌های طولانی مناسب تر بودند.<ref>{{cite journal
 | last = Millikan | first = R.A.
 | year = 1911
 | title = The Isolation of an Ion, a Precision Measurement of its Charge, and the Correction of Stokes' Law
 | journal = [[Physical Review]]
 | volume = 32 | issue = 2 | pages = 349–۳۹۷
 | doi = 10.1103/PhysRevSeriesI.32.349
|bibcode = 1911PhRvI..32..349M}}</ref> از سوی دیگر ممکن بود که یک قطره روغن بیش از یک الکترون جذب کند و در نتیجه مقدار بارهای محاسبه شده بر روی همه قطره‌های روغن همسان نباشند اما همه آن‌ها مضربی ساده از یک مقدار معین بودند. بنابراین یک الکترون باری برابر با  q=−۱.۶۰۲۱۷۶۴۸۷(40)×۱۰<sup>−۱۹</sup> C دارد. با توجه به میزان q/m تعیین شده توسط تامسون و بار الکتریکی یک الکترون می‌توان جرم الکترون را اینگونه محاسبه نمود: m=q/m= ۹/۱۰۹۶x۱۰<sup>−۲۸ g</sup>

در اوایل قرن بیستم مشخص شد که در شرایط خاصی، یک ذرهٔ باردار متحرک با سرعت بالا در طول مسیر خود، باعث [[میعان]] بخار آب [[فوق اشباع]] می‌شوند. در سال ۱۹۱۱ [[چارلز تامسون ریس ویلسون|چارلز ویلسون]] از این ویژگی برای طراحی [[اتاقک ابری|اتاقک ابر]] خود استفاده کرد که امکان عکس گرفتن از مسیر ذرات باردار، مانند الکترون‌های پرسرعت را فراهم نمود.<ref>{{cite journal
 | last = Das Gupta | first = N.N.
 | last2 = Ghosh | first2 = S.K.
 | year = 1999
 | title = A Report on the Wilson Cloud Chamber and Its Applications in Physics
 | journal = [[Reviews of Modern Physics]]
 | volume = 18 | pages = 225–۲۹۰
 | doi = 10.1103/RevModPhys.18.225
| bibcode=1946RvMP...18..225G
}}</ref>

=== نظریهٔ اتمی ===
{{اصلی|نظریه اتمی}}
[[پرونده:Bohr atom model (mul).svg|چپ|بندانگشتی|alt=Three concentric circles about a nucleus, with an electron moving from the second to the first circle and releasing a photon|[[مدل بور|مدل اتمی بور]]، نشان دهندهٔ حالت‌های الکترون با انرژی [[عدد کوانتومی|کوانتیده]] به وسیلهٔ شمارهٔ n. هنگامی که الکترون به یک مدار پایین‌تر می‌افتد یک فوتون تابش تابش می‌کند که با اختلاف انرژی بین مدارها یکسان است.]]
در سال ۱۹۱۴ آزمایش‌های انجام شده به وسیلهٔ فیزیکدانانی چون [[ارنست رادرفورد]]، [[هنری موزلی]]، [[جیمز فرانک]] و [[گوستاو هرتز]]، تا حد زیادی تصویر ساختار اتم را به صورت یک [[هسته اتم|هسته]] فشرده با بار مثبت و احاطه‌شده توسط الکترون‌هایی با جرم کمتر، تثبیت نموده‌بودند.<ref name="smirnov"/> در سال ۱۹۱۳ یک فیزیکدان دانمارکی به نام [[نیلز بور]] چنین فرض نمود که الکترون در حالت‌های (مدارهای) انرژی کوانتایی مشخصی قرار می‌گیرد که انرژی آن‌ها توسط تکانه زاویه‌ای مدارهای الکترون در اطراف هسته تعیین می‌شود. الکترون‌ها می‌توانند با نشر یا جذب فوتون‌هایی با بسامدهای مشخص، بین این حالت‌ها یا مدارها حرکت کنند. او به وسیلهٔ این مدارهای کوانتایی، توضیح دقیقی در مورد [[خطوط طیفی هیدروژن|خطوط طیفی اتم هیدروژن]] ارائه داد.<ref>{{cite web
 | last = Bohr | first = N.
 | year = 1922
 | title = Nobel Lecture: The Structure of the Atom
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1922/bohr-lecture.pdf
 | publisher = [[The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-12-03
}}</ref> با این وجود، مدل بور از توضیح دلیل شدت نسبی خطوط طیف و همچنین توضیح طیف اتم‌های پیچیده‌تر ناتوان بود.<ref name="smirnov">{{cite book
 | last = Smirnov | first = B.M.
 | year = 2003
 | title = Physics of Atoms and Ions
 | url = http://books.google.com/?id=I1O8WYOcUscC&pg=PA14
 | pages = 14–۲۱
 | publisher = [[اشپرینگر ساینس+بیزینس مدیا|Springer]]
 | isbn = 0-387-95550-X
}}</ref>

پیوندهای شیمیایی بین اتم‌ها توسط [[گیلبرت لوویس|گیلبرت نیوتون لوییس]] توضیح داده شدند. او در سال ۱۹۱۶ پیشنهاد داد که یک [[پیوند کووالانسی]] بین دو اتم به وسیلهٔ دو الکترون به وجود می‌آید که بین دو اتم به اشتراک گذاشته می‌شوند.<ref>{{cite journal
 | last = Lewis | first = G.N.
 | year = 1916
 | title = The Atom and the Molecule
 | journal = [[جکس (ژورنال)]]
 | volume = 38 | issue = 4 | pages = 762–۷۸۶
 | doi = 10.1021/ja02261a002
}}</ref> بعدها در سال ۱۹۲۷ [[والتر هایتلر]] و [[فریتس لندن]] توضیح کاملی در مورد شکل‌گیری [[جفت‌الکترون]] و [[پیوند شیمیایی]] به زبان [[مکانیک کوانتوم]]ی ارائه دادند.<ref name=Arabatzis>{{cite journal
 | last = Arabatzis | first = T.
 | last2 = Gavroglu | first2 = K.
 | year = 1997
 | title = The chemists' electron
 | journal = [[European Journal of Physics]]
 | volume = 18 | pages = 150–۱۶۳
 | doi = 10.1088/0143-0807/18/3/005
|bibcode = 1997EJPh...18..150A}}</ref> در سال ۱۹۱۹ یک شیمیدان آمریکایی به نام [[ایروینگ لانگمویر]] مدل اتمی استاتیک لوییس را گسترش داد و معتقد بود که همهٔ الکترون‌ها در پوسته‌های کروی (تقریباً) هم‌مرکز با ضخامت یکسان به‌طور متوالی توزیع شده‌اند.<ref>{{cite journal
 | last = Langmuir | first = I.
 | year = 1919
 | title = The Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules
 | journal = [[جکس (ژورنال)]]
 | volume = 41 | issue = 6 | pages = 868–۹۳۴
 | doi = 10.1021/ja02227a002
}}</ref> پوسته‌ها نیز به نوبه خود به سلول‌هایی تقسیم می‌شدند که هر کدام از آن‌ها شامل یک جفت الکترون بود. با استفاده از این مدل لانگمویر قادر بود تا به‌طور کیفی، ویژگی‌های شیمیایی همهٔ عناصر [[جدول تناوبی عنصرها مندلیف|جدول تناوبی]] را توضیح دهد،<ref name=Arabatzis/> که بنا بر [[جدول تناوبی|قانون تناوبی]] تصور می‌شد تا حدود زیادی خودشان را تکرار می‌کنند.<ref>{{cite book
 | last = Scerri | first = E.R.
 | year = 2007
 | title = The Periodic Table
 | url = http://books.google.com/?id=SNRdGWCGt1UC&pg=PA205
 | pages = 205–۲۲۶
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه آکسفورد|Oxford University Press]]
 | isbn = 0-19-530573-6
}}</ref>

در سال ۱۹۲۴ یک فیزیکدان اتریشی به نام [[ولفگانگ پاولی]] دریافت که ساختار پوسته‌مانند اتم را می‌توان به وسیله مجموعه‌ای از ۴ پارامتر توضیح داد که تمام [[حالت کوانتومی|حالت‌های کوانتومی]] انرژی را تعریف می‌کنند، به شرط این که هر یک از این حالت‌ها به وسیلهٔ تنها یک الکترون اشغال شود. (این محدودیت که یک حالت کوانتومی انرژی نمی‌تواند توسط بیش از یک الکترون اشغال شود، به نام [[اصل طرد پاولی]] شهرت یافت)<ref>{{cite book
 | last = Massimi | first = M.
 | year = 2005
 | title = Pauli's Exclusion Principle, The Origin and Validation of a Scientific Principle
 | url = http://books.google.com/?id=YS91Gsbd13cC&pg=PA7
 | pages = 7–۸
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه کمبریج]]
 | isbn = 0-521-83911-4
}}</ref> سازوکار فیزیکی برای توضیح پارامتر چهارم این مجموعه پارامترهای چهارگانه، که دو مقدار متمایز ممکن برای آن وجود دارد، به وسیلهٔ فیزیکدان‌های هلندی به نام‌های [[ساموئل گودسمیت]] و [[جرج اولنبک]]، ارائه شد. در سال ۱۹۲۵ آن‌ها پیشنهاد کردند که الکترون علاوه بر [[اندازه حرکت زاویه‌ای]] ناشی از حرکت دایره‌ای، خودش نیز دارای یک اندازه حرکت زاویه‌ای و [[گشتاور مغناطیسی]] ذاتی است.<ref name="smirnov"/><ref>{{cite journal
 | last = Uhlenbeck | first = G.E.
 | last2 = Goudsmith | first2 = S.
 | year = 1925
 | title = Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons
 | journal = [[Die Naturwissenschaften]]
 | volume = 13 | issue = 47
 | bibcode = 1925NW.....13..953E
|doi = 10.1007/BF01558878}} {{De icon}}</ref> تکانه زاویه‌ای ذاتی الکترون با نام [[اسپین]] شهرت یافت، و شکاف‌های ابهام‌آمیز موجود در خطوط طیفی مشاهده‌شده توسط یک [[طیف‌سنج|طیفسنج]] با وضوح بالا را توضیح داد؛ امروزه این پدیده به عنوان شکاف [[ساختار ریز]] شناخته می‌شود.<ref>{{cite journal
 | last = Pauli | first = W.
 | year = 1923
 | title = Über die Gesetzmäßigkeiten des anomalen Zeemaneffektes
 | journal = [[انجمن فیزیک آلمان]]
 | volume = 16 | issue = 1 | pages = 155–۱۶۴
 | bibcode = 1923ZPhy...16..155P
 | doi = 10.1007/BF01327386
}} {{De icon}}</ref>

=== مکانیک کوانتومی ===
{{همچنین ببینید|تاریخ مکانیک کوانتومی}}
[[پرونده:Orbital s1.png|چپ|بندانگشتی|alt=A symmetrical blue cloud that decreases in intensity from the center outward|در [[مکانیک کوانتومی]] رفتار یک الکترون در یک اتم به وسیلهٔ یک [[اوربیتال اتمی|اوربیتال]] توصیف می‌شود که به جای مدار، در واقع یک [[توزیع احتمال]] است. در تصویر بالا سایه نشان دهندهٔ احتمال نسبی یافتن الکترون است، که انرژی آن متناظر با [[عدد کوانتومی|اعداد کوانتومی]] در آن نقطه است.]]

در سال ۱۹۲۴ یک فیزیکدان فرانسوی به نام [[لویی دوبروی|لوییس دوبروی]] در مقاله اش با عنوان (تحقیق دربارهٔ نظریهٔ کوانتوم) فرضیه‌ای را مطرح کرد که همهٔ مواد، مانند نور، دارای یک [[موج دوبروی]] می‌باشند.<ref name="de_broglie">{{cite web
 | last = de Broglie | first = L.
 | year = 1929
 | title = Nobel Lecture: The Wave Nature of the Electron
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1929/broglie-lecture.pdf
 | publisher = [[The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-08-30
}}</ref> یعنی در شرایط مناسب، الکترون‌ها یا مواد دیگر ممکن است از خودشان ویژگی‌های ذرات یا امواج را بروز دهند. ویژگی‌های ذره‌ای یک ذره هنگامی بروز می‌کنند که این‌گونه نشان می‌دهد که در هر لحظه از زمان، در طول مسیرش یک موقعیت محلی در فضا دارد.<ref>{{cite book
 | last = Falkenburg | first = B.
 | year = 2007
 | title = Particle Metaphysics: A Critical Account of Subatomic Reality
 | url = http://books.google.com/?id=EbOz5I9RNrYC&pg=PA85
 | page = 85
 | publisher = [[اشپرینگر ساینس+بیزینس مدیا|Springer]]
 | isbn = 3-540-33731-8
}}</ref> ماهیت موجی هنگامی مشاهده می‌شود که مثلاً یک پرتو نور از درون شکاف‌های موازی عبور می‌کند و الگوهای [[تداخل امواج|تداخلی]] ایجاد می‌کند. در سال ۱۹۲۷، الگوهای تداخلی برای یک پرتو از الکترون‌ها و با استفاده از یک پرده نازک فلزی، توسط یک فیزیکدان انگلیسی به نام [[جرج پاجت تامسون|جورج پاجت تامسون]] مشاهده شد و همچنین دو فیزیکدان آمریکایی به نام‌های [[کلینتون دیویسون]] و [[لستر گرمر]] این اثر را با استفاده از یک بلور [[نیکل]] مشاهده کردند.<ref>{{cite web
 | last = Davisson | first = C.
 | year = 1937
 | title = Nobel Lecture: The Discovery of Electron Waves
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1937/davisson-lecture.pdf
 | publisher = [[بنیاد نوبل|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-08-30
}}</ref>

پیش‌بینی دوبروی در مورد ماهیت موجی الکترون سبب شد شرودینگر معادله موجی برای الکترون‌های در حال حرکت تحت تأثیر هسته در اتم، ارائه دهد. در سال ۱۹۲۶، این معادله، یعنی [[معادله شرودینگر]] به شکل موفقیت‌آمیزی چگونگی انتشار امواج الکترونی را توصیف کرد.<ref>{{cite journal
 | last = Schrödinger | first = E.
 | year = 1926
 | title = Quantisierung als Eigenwertproblem
 | journal = [[سالنامه فیزیک|Annalen der Physik]]
 | volume = 385 | issue = 13 | pages = 437–۴۹۰
 | bibcode = 1926AnP...385..437S
 | doi = 10.1002/andp.19263851302
}} {{De icon}}</ref> این [[معادله موج]] به جای اینکه به پاسخی برای تعیین مکان الکترون در طول زمان بینجامد، می‌تواند برای پیش‌بینی احتمال یافتن یک الکترون در نزدیکی یک مکان مورد استفاده قرار گیرد، به ویژه در نواحی از فضا که الکترون در آن مقید است، زیرا معادله موج الکترون در این نواحی با گذشت زمان تغییر نمی‌کند. این دیدگاه منجر به فرمول‌بندی دوم [[مکانیک کوانتومی]] (که فرمول‌بندی نخست آن توسط هایزنبرگ در سال ۱۹۲۵ انجام شده‌بود) شد و پاسخ‌های معادله شرودینگر مانند هایزنبرگ منجر به نتیجه‌گیری‌هایی در مورد حالات انرژی یک الکترون در اتم هیدروژن می‌شد که معادل همان‌هایی بودند که توسط بور در سال ۱۹۱۳ نتیجه‌گیری شده‌بود و به عنوان عامل ایجاد خطوط طیفی هیدروژن شناخته می‌شدند.<ref>{{cite book
 | last = Rigden | first = J.S.
 | year = 2003
 | title = Hydrogen
 | url = http://books.google.com/?id=FhFxn_lUvz0C&pg=PT66
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه هاروارد|Harvard University Press]]
 | pages = 59–۸۶
 | isbn = 0-674-01252-6
}}</ref> هنگامی که [[اسپین]] و برهم‌کنش میان الکترون‌ها در نظر گرفته شدند، مکانیک کوانتومی بعدها این امکان را فراهم نمود که قرارگیری الکترون‌ها در اتم‌های با اعداد اتمی بالاتر از هیدروژن نیز، پیش‌بینی شوند.<ref>{{cite book
 | last = Reed | first = B.C.
 | year = 2007
 | title = Quantum Mechanics
 | url = http://books.google.com/?id=4sluccbpwjsC&pg=PA275
 | pages = 275–۳۵۰
 | publisher = [[Jones & Bartlett Publishers]]
 | isbn = 0-7637-4451-4
}}</ref>

در سال ۱۹۲۸ [[پل دیراک|پائول دیراک]] بر مبنای کار ولفگانگ پاولی، مدلی از الکترون به نام [[معادله دیراک|معادلهٔ دیراک]] ارائه داد که با نظریه [[اصل نسبیت|نسبیت]] سازگار بود و با بکار بردن آثار نسبیتی و تقارن در فرمول‌بندی [[هامیلتونی (مکانیک کوانتومی)|هامیلتونی]] مکانیک کوانتومی میدان الکترومغناطیسی.<ref>{{cite journal
 | last = Dirac | first = P.A.M.
 | year = 1928
 | title = The Quantum Theory of the Electron
 | journal = [[Proceedings of the Royal Society of London A]]
 | volume = 117 | issue = 778 | pages = 610–۶۲۴
 | doi = 10.1098/rspa.1928.0023
|bibcode = 1928RSPSA.117..610D}}</ref> در سال ۱۹۳۰ دیراک به منظور رفع برخی اشکالات موجود در معادلهٔ نسبیتی اش، یک مدل از خلأ به عنوان یک دریای نامتناهی از ذرات با [[انرژی منفی]] ارائه داد که [[دریای دیراک]] نامیده شد. این موضوع منجر شد که او وجود [[پوزیترون]] را که [[پادماده]] همتای الکترون است، پیش‌بینی کند.<ref>{{cite web
 | last = Dirac | first = P.A.M.
 | year = 1933
 | title = Nobel Lecture: Theory of Electrons and Positrons
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1933/dirac-lecture.pdf
 | publisher = [[بنیاد نوبل|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-11-01
}}</ref> این ذره در سال ۱۹۳۲ توسط [[کارل دیوید آندرسون|کارل اندرسون]] کشف شد و پیشنهاد داد که الکترون‌های استاندارد نگاترون نامیده شوند و الکترون به عنوان یک عبارت عمومی بکار برده شود که هر دو گونه دارای بار مثبت و منفی را توصیف می‌کند.<ref>{{cite book
 | last = Kragh | first = H.
 | year = 2002
 | title = Quantum Generations: A History of Physics in the Twentieth Century
 | url = http://books.google.com/?id=ELrFDIldlawC&pg=PA132
 | page = 132
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه پرینستون|Princeton University Press]]
 | isbn = 0-691-09552-3
}}</ref><ref>{{cite book
 | last = Gaynor | first = F.
 | year = 1950
 | title = Concise Encyclopedia of Atomic Energy
 | page = 117
 | publisher = [[The Philosophical Library]]
}}</ref>
ش
در سال ۱۹۴۷، [[ویلیس اوژن لمب]] به هنگام همکاری با یک دانشجوی فوق‌لیسانس به نام رابرت رادرفورد، متوجه شد که حالت‌های کوانتومی معینی از اتم هیدروژن که باید انرژی‌های یکسانی داشته باشند نسبت به یکدیگر تغییر می‌کنند که این تفاوت موجود با نام [[تغییر لمب]] شناخته می‌شود. تقریباً در همان زمان، [[پولیکارپ کوش]] هنگام کار با [[هنری فولی]]، کشف کرد که [[گشتاور مغناطیسی الکترون]] کمی بیشتر از آن چیزی است که توسط نظریه دیراک پیش‌بینی شده‌است. این تفاوت کوچک بعدها [[گشتاور دوقطبی مغناطیسی نابهنجار]] الکترون نامیده شد. این اختلاف بعدها توسط نظریه [[الکترودینامیک کوانتومی]] که اواخر دههٔ ۱۹۴۰ توسط [[سین‌ایترو تومونوجا|سین ایتیرو توموناگا]]، [[جولیان شوینگر]] و [[ریچارد فاینمن]] ارائه شده بود، توضیح داده‌شد.<ref>خ
{{cite web
 | title = The Nobel Prize in Physics ۱۹۶۵
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1965/
 | publisher = [[بنیاد نوبل|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-11-04
}}</ref>

=== شتاب دهنده‌های ذرات ===
با پیدایش دستگاه‌های [[شتاب‌دهنده ذره‌ای|شتاب دهندهٔ ذره‌ای]] در خلال نیمهٔ اول قرن بیستم، فیزیکدانان کاوش‌های ژرفتری در مورد ویژگی‌های [[ذرات زیراتمی|ذرات زیر اتمی]] آغاز نمودند.<ref>{{cite journal
 | last = Panofsky | first = W.K.H.
 | year = 1997
 | title = The Evolution of Particle Accelerators & Colliders
 | url = http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/27/1/27-1-panofsky.pdf
 | journal = [[Beam Line]]
 | volume = 27 |issue=1 | pages = 36–۴۴
 | publisher = [[دانشگاه استنفورد|Stanford University]]
 | accessdate = 2008-09-15
}}</ref> نخستین تلاش موفقیت‌آمیز برای شتاب بخشیدن به الکترون‌ها با استفاده از [[القای الکترومغناطیسی]] را [[دونالد ویلیام کرست|دونالد کرست]] در سال ۱۹۴۲ انجام داد. [[بتاترون]] اولیه وی به انرژی‌هایی در سطح ۲٫۳MeV رسید، درحالی‌که بتاترون‌های بعدی به انرژیهایی در حد ۳۰۰MeV دست یافتند. در سال ۱۹۴۷ [[تابش سنکروترون|تابش سینکروترون]] با استفاده از یک [[سینکروترون]] الکترونی ۷۰MeV و در شرکت [[جنرال الکتریک]] کشف شد. این تابش از شتاب گرفتن الکترون‌ها و حرکت آن‌ها با سرعتی نزدیک به [[سرعت نور]] در درون یک میدان مغناطیسی، ناشی می‌شود.<ref>{{cite journal
 | last = Elder | first = F.R.
 | year = 1947
 | title = Radiation from Electrons in a Synchrotron
 | url = https://archive.org/details/sim_physical-review_1947-06-01_71_11/page/n83 | journal = [[Physical Review]]
 | volume = 71 | issue = 11 | pages = 829–۸۳۰
 | doi = 10.1103/PhysRev.71.829.5
|bibcode = 1947PhRv...71..829E}}</ref>

اولین [[برخورددهنده|برخورد دهنده]] ی ذرات با انرژی بالا [[آدون]] نام داشت که انرژی پرتو آن ۱٫۵GeV بود و در سال ۱۹۶۸ شروع به کار کرد.<ref>{{cite book
 | last = Hoddeson | first = L.
 | year = 1997
 | title = The Rise of the Standard Model: Particle Physics in the 1960s and 1970s
 | url = http://books.google.com/?id=klLUs2XUmOkC&pg=PA25
 | pages = 25–۲۶
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه کمبریج|Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-57816-7
}}</ref> این وسیله هم به الکترون‌ها و هم به پوزیترون‌ها در جهت مخالف مم شتاب می‌داد، که به شکل مؤثری، انرژی برخورد آن‌ها را در مقایسه با برخورد الکترون با یک هدف ساکن، دوبرابر می‌کرد.<ref>{{cite journal
 | last = Bernardini | first = C.
 | year = 2004
 | title = AdA: The First Electron–Positron Collider
 | journal = [[Physics in Perspective]]
 | volume = 6 | issue = 2 | pages = 156–۱۸۳
 | bibcode = 2004PhP.....6..156B
 | doi = 10.1007/s00016-003-0202-y
}}</ref> [[برخورددهنده بزرگ الکترون-پوزیترون]] (LEP) در [[سرن]] که از سال ۱۹۸۹ تا ۲۰۰۰ در حال کار بود، توانست به انرژی‌های برخوردی در حد ۲۰۹GeV دست یابد و سنگ محک مهمی برای [[مدل استاندارد (ذرات بنیادی)|مدل استاندارد]] فیزیک ذرات بود.<ref>{{cite web
 | year = 2008
 | title = Testing the Standard Model: The LEP experiments
 | url = http://public.web.cern.ch/PUBLIC/en/Research/LEPExp-en.html
 | publisher = [[سرن|CERN]]
 | accessdate = 2008-09-15
}}</ref><ref>{{cite journal
 | year = 2000
 | title = LEP reaps a final harvest
 | url = http://cerncourier.com/cws/article/cern/28335
 | journal = [[CERN Courier]]
 | volume = 40 | issue = 10 | pages =
 | accessdate = 2008-11-01
}}</ref>

=== حبس‌نمودن یک تک الکترون ===
الکترون‌های تکی را امروزه می‌توان در یک ترانزیستور فوق کوچک (۲۰x۲۰ نانومتر) سی‌موس محبوس نمود که در دماهای پایینی از ۲۶۹- تا ۲۵۸- [[سلسیوس|درجه سانتیگراد]] عمل می‌کند.<ref>{{Cite journal | last1 = Prati | first1 = E. | last2 = De Michielis | first2 = M. | last3 = Belli | first3 = M. | last4 = Cocco | first4 = S. | last5 = Fanciulli | first5 = M. | last6 = Kotekar-Patil | first6 = D. | last7 = Ruoff | first7 = M. | last8 = Kern | first8 = D. P. | last9 = Wharam | first9 = D. A. | last10 = Verduijn | doi = 10.1088/0957-4484/23/21/215204 | first10 = J. | last11 = Tettamanzi | first11 = G. C. | last12 = Rogge | first12 = S. | last13 = Roche | first13 = B. | last14 = Wacquez | first14 = R. | last15 = Jehl | first15 = X. | last16 = Vinet | first16 = M. | last17 = Sanquer | first17 = M. | title = Few electron limit of n-type metal oxide semiconductor single electron transistors | journal = Nanotechnology | volume = 23 | issue = 21 | pages = 215204 | year = 2012 | pmid = 22552118| pmc = |arxiv = 1203.4811 |bibcode = 2012Nanot..23u5204P}}</ref>
تابع موج الکترون در یک شبکه نیمه‌هادی پخش می‌شود و با الکترون‌های ظرفیت برهمکنشی قابل چشم‌پوشی دارد و می‌توان با جایگزینی جرم آن با تانسور [[جرم مؤثر (فیزیک حالت جامد)|جرم مؤثر]]، از صوری‌سازی تک‌ذره استفاده نمود

== ویژگی‌ها ==
=== طبقه‌بندی ===
[[پرونده:Standard Model of Elementary Particles modified version.svg|چپ|بندانگشتی|300px|alt=A table with four rows and four columns, with each cell containing a particle identifier|مدل استاندارد ذرات بنیادی. الکترون در گوشهٔ پایین و سمت چپ قرار دارد.]]

در [[مدل استاندارد]] فیزیک ذرات، الکترون‌ها به گروهی از ذرات زیر اتمی به نام [[لپتون]]ها تعلق دارند که [[ذرات بنیادی]] یا اولیه در نظر گرفته می‌شوند. الکترون‌ها دارای کمترین مقدار جرم در میان لپتون‌های باردار (و یا هر نوع ذره دارای بار الکتریکی) هستند و متعلق به اولین [[نسل (فیزیک ذرات)|نسل]] ذرات بنیادی هستند.<ref>{{cite journal
 | last = Frampton | first = P.H.
 | year = 2000
 | title = Quarks and Leptons Beyond the Third Generation
 | journal = [[Physics Reports]]
 | volume = 330 | pages = 263–348
 | doi = 10.1016/S0370-1573(99)00095-2
|arxiv = hep-ph/9903387 |bibcode = 2000PhR...330..263F
 | last2 = Hung
 | first2 = P.Q.
 | last3 = Sher
 | first3 = Marc
 | issue = 5–6}}</ref> دومین و سومین نسل لپتون‌های باردار [[میون]] و [[تاو]] هستند که از نظر بار، [[اسپین]] و [[برهم‌کنش|برهم کنش]] با الکترون‌ها یکسان بوده ولی دارای جرم بیشتری می‌باشند. لپتون‌ها از نظر نداشتن برهم کنش قوی با جزء دیگر تشکیل دهندهٔ ماده به نام [[کوارک]] تفاوت دارند. همهٔ اعضای گروه لپتون‌ها [[فرمیون]] هستند زیرا همگی آن‌ها دارای اسپین نیمه‌صحیح هستند؛ الکترون دارای اسپین {{frac|۱|۲}} است.<ref name="raith">{{cite book
 | last = Raith | first = W.
 | last2 = Mulvey | first2 = T.
 | year = 2001
 | title = Constituents of Matter: Atoms, Molecules, Nuclei and Particles
 | pages = 777–781
 | publisher = [[انتشارات سی‌آرسی|CRC Press]]
 | isbn = 0-8493-1202-7
}}</ref>

=== ویژگی‌های بنیادی ===
[[جرم نامتغیر]] یک الکترون تقریباً [[مرتبه بزرگی (جرم)#بین ۱۰−۲۴ kg|{{val|۹٫۱۰۹|e=-۳۱}}]] کیلوگرم یا {{val|۵٫۴۸۹|e=-۴}} [[واحد جرم اتمی]] است.<ref name="CODATA"/> برپایه اصل [[هم‌ارزی جرم-انرژی]] [[اینشتین]]، این میزان جرم معادل با انرژی سکونی برابر ۰٫۵۱۱ [[الکترون‌ولت|مگاالکترون‌ولت]] است. [[نسبت جرم پروتون به الکترون]] در حدود ۱۸۳۶ است.<ref name=nist_codata_mu>{{cite web
 | title = CODATA value: proton-electron mass ratio
 | url = http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme
 | work = 2006 CODATA recommended values
 | publisher = [[مؤسسه ملی فناوری و استانداردها|National Institute of Standards and Technology]]
 | accessdate = 2009-07-18
}}</ref><ref>{{cite book
 | last = Zombeck | first = M.V.
 | year = 2007
 | title = Handbook of Space Astronomy and Astrophysics
 | url = http://books.google.com/?id=tp_G85jm6IAC&pg=PA14
 | edition = 3rd | page = 14
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه کمبریج|Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-78242-2
}}</ref>
مشاهدات [[اخترشناسی]] نشان داده‌است که همان‌طور که [[مدل استاندارد]] پیش‌بینی می‌کند، [[نسبت جرم پروتون به الکترون]] حداقل در نیمی از [[سن جهان|عمر جهان]]، همین مقدار را داشته‌است.<ref>{{cite journal
 | last = Murphy | first = M.T.
 | year = 2008
 | title = Strong Limit on a Variable Proton-to-Electron Mass Ratio from Molecules in the Distant Universe
 | url = http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/320/5883/1611
 | journal = [[ساینس|Science]]
 | volume = 320 | issue = 5883 | pages = 1611–1613
 | doi = 10.1126/science.1156352
 | pmid = 18566280
|bibcode = 2008Sci...320.1611M |arxiv = 0806.3081 |display-authors=etal}}</ref>

الکترون دارای بار الکتریکی برابر با {{val|-۱٫۶۰۲|e=-۱۹}} [[کولن]] است<ref name="CODATA">The original source for CODATA is {{cite journal
 | last = Mohr | first = P.J.
 | last2 = Taylor | first2 = B.N.
 | last3 = Newell | first3 = D.B.
 | year = 2006
 | title = CODATA recommended values of the fundamental physical constants
 | journal = [[Reviews of Modern Physics]]
 | volume = 80 | pages = 633–730
 | doi = 10.1103/RevModPhys.80.633 | bibcode=2008RvMP...80..633M
 | issue = 2
|arxiv = 0801.0028}}
:Individual physical constants from the CODATA are available at: {{cite web
 | url = http://physics.nist.gov/cuu/
 | title = The NIST Reference on Constants, Units and Uncertainty
 | publisher = [[مؤسسه ملی فناوری و استانداردها|National Institute of Standards and Technology]]
 | accessdate = 2009-01-15
}}</ref>
که به عنوان یکای استاندارد بار الکتریکی برای ذرات زیراتمی در نظر گرفته‌می‌شود و با نام [[بار بنیادی]] نیز شناخته‌می‌شود. این بار بنیادی عدم قطعیت استانداردی به اندازه {{val|۲٫۲|e=-۸}} دارد.<ref name="CODATA"/>
در محدوده دقت آزمایش‌های تجربی، میزان بار الکترون برابر با بار پروتون و با علامت مخالف آن است.<ref>{{cite journal
 | last = Zorn | first = J.C.
 | last2 = Chamberlain | first2 = G.E.
 | last3 = Hughes | first3 = V.W.
 | year = 1963
 | title = Experimental Limits for the Electron-Proton Charge Difference and for the Charge of the Neutron
 | journal = [[Physical Review]]
 | volume = 129 | issue = 6 | pages = 2566–2576
 | doi = 10.1103/PhysRev.129.2566
|bibcode = 1963PhRv..129.2566Z}}</ref>
از آنجاییکه نماد ''e'' برای [[بار بنیادی]] به‌کاربرده می‌شود، معمولاً الکترون را با نماد '''<sup>-</sup>e''' نمایش می‌دهند که علامت منفی نشان‌دهنده منفی بودن بار آن است. [[پوزیترون]] را با نماد '''<sup>+</sup>e''' نمایش می‌دهند زیرا ویژگی‌هایش مانند الکترون است با این تفاوت که بار آن مثبت است.<ref name="raith"/><ref name="CODATA"/>

الکترون دارای یک [[تکانه زاویه‌ای]] ذاتی یا [[اسپین]] به اندازه {{frac|۱|۲}} است.<ref name="CODATA"/> به دلیل این ویژگی الکترون یک ذره اسپین-{{frac|۱|۲}} به‌شمار می‌آید.<ref name="raith"/> اندازه اسپین چنین ذراتی برابر با {{آغاز چپ‌چین}}{{frac|{{radical|۳}}|۲}}&nbsp;''ħ''<ref group=note>این مقدار از عدد کوانتومی اسپین به شکل زیر به دست می‌آید
:<math>\begin{alignat}{2}
 S & = \sqrt{s(s + 1)} \cdot \frac{h}{2\pi} \\
  & = \frac{\sqrt{3}}{2} \hbar \\
\end{alignat}</math>
برای عدد کوانتومی ''s'' = {{frac|1|2}}.{{سخ}}
رجوع کنید به: {{cite book
 | last = Gupta | first = M.C.
 | year = 2001
 | title = Atomic and Molecular Spectroscopy
 | url = https://books.google.com/?id=0tIA1M6DiQIC&pg=PA81
 | page = 81
 | publisher = [[New Age Publishers]]
 | isbn = 81-224-1300-5
}}</ref>{{پایان چپ‌چین}} است و اندازه تصویر اسپین روی هر محور {{frac|''ħ''|۲}}± است. افزون بر اسپین، الکترون یک [[گشتاور مغناطیسی الکترون|گشتاور مغناطیسی]] ذاتی نیز در امتداد محور اسپین خود دارد.<ref name="CODATA"/> مقدار آن تقریباً برابر با یک [[مگنتون بور]]<ref name=Hanneke/><ref group="note">مگنتون بور:
:<math>\textstyle\mu_{\mathrm{B}}=\frac{e\hbar}{2m_{\mathrm{e}}}.</math></ref> است که ثابتی فیزیکی با اندازه {{val|۹٫۲۷۴۰۰۹۱۵|(۲۳)|e=-۲۴}} [[ژول]] بر [[تسلا (یکا)|تسلا]] می‌باشد.<ref name="CODATA"/>
جهت‌گیری اسپین نسبت به گشتاور الکترون یکی از ویژگی‌های ذرات بنیادی به نام [[مارپیچگی]] را تعریف می‌کند.<ref name="anastopoulos">{{cite book
 | last = Anastopoulos | first = C.
 | year = 2008
 | title = Particle Or Wave: The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics
 | url = http://books.google.com/?id=rDEvQZhpltEC&pg=PA261
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه پرینستون|Princeton University Press]]
 | pages = 261–262
 | isbn = 0-691-13512-6
}}</ref>

الکترون هیج [[پرئون|زیرساختار]] شناخته‌شده‌ای ندارد<ref name="prl50">{{cite journal
 | last = Eichten | first = E.J.
 | last2 = Peskin | first2 = M.E.
 | last3 = Peskin | first3 = M.
 | year = 1983
 | title = New Tests for Quark and Lepton Substructure
 | journal = [[فیزیکال ریویو لترز|Physical Review Letters]]
 | volume = 50 | pages = 811–814 | issue = 11
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.50.811 | bibcode=1983PhRvL..50..811E
}}</ref><ref>{{cite journal
 | last = Gabrielse | first = G.
 | year = 2006
 | title = New Determination of the Fine Structure Constant from the Electron ''g'' Value and QED
 | journal = [[فیزیکال ریویو لترز]]
 | volume = 97 | pages = 030802(1–4)
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.97.030802
| bibcode=2006PhRvL..97c0802G
 | issue = 3
|display-authors=etal}}</ref> و گمان می‌رود که یک [[ذره نقطه‌ای]] با بار نقطه‌ای و بدون اندازه فضایی باشد.<ref name="curtis74">{{cite book
 | last = Curtis | first = L.J.
 | year = 2003
 | title = Atomic Structure and Lifetimes: A Conceptual Approach
 | url = http://books.google.com/?id=KmwCsuvxClAC&pg=PA74
 | page = 74
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه کمبریج|Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-53635-9
}}</ref>
در [[فیزیک کلاسیک]]، تکانه زاویه‌ای و گشتاور مغناطیسی یک جسم به ابعاد فیزیکی‌اش بستگی دارند. از این رو مفهوم یک الکترون بدون بعد که دارای این ویژگی‌ها باشد، با مشاهدات تجربی در آزمایش‌های دام پنینگ، که به شعاع متناهی غیر صفر الکترون اشاره می‌کنند، در تناقض به نظر می‌رسد. یک توضیح ممکن برای این شرایط متناقض‌نما در مبحث ذرات مجازی و با در نظرگرفتن [[تبدیل فولدی-ووتویسن]] مطرح می‌شود. مسئله شعاع الکترون یکی از مسائل چالش‌آمیز در [[فیزیک نظری]] نوین است. پذیرفتن فرضیه متناهی بودن شعاع الکترون با پیش‌فرض‌های نظریه [[نسبیت عام]] در تناقض است. از سوی دیگر، یک الکترون نقطه‌ای (شعاع صفر) نیز مشکلات ریاضیاتی جدی ایجاد می‌کند زیرا [[خود-انرژی]] الکترون به بی‌نهایت میل می‌کند.<ref>[[Eduard Shpolsky]], Atomic physics (Atomnaia fizika),second edition, 1951</ref> این جنبه‌ها به‌طور مفصل توسط [[دیمیتری ایواننکو]] و [[آرسنی سوکولوف]] تحلیل شده‌است.

مشاهدات مربوط به یک تک الکترون در یک [[دام پنینگ]] نشان می‌دهد که حداکثر شعاع ممکن برای ذره {{val|۱۰|e=-۲۲|u=m}} متر است.<ref>{{cite journal
 | last = Dehmelt | first = H.
 | year = 1988
 | title = A Single Atomic Particle Forever Floating at Rest in Free Space: New Value for Electron Radius
 | journal = [[Physica Scripta]]
 | volume = T22 | pages = 102–10
 | doi = 10.1088/0031-8949/1988/T22/016
|bibcode = 1988PhST...22..102D}}</ref>
یک [[ثابت فیزیکی]] به نام [[شعاع کلاسیک الکترون]] وجود دارد که مقدار بسیار بیشتری برابر با {{val|۲٫۸۱۷۹|e=-۱۵|u=m}} متر دارد که از شعاع پروتون نیز بزرگتر است. واژه ''کلاسیک'' در اینجا اشاره به محاسبه ساده‌انگارانه‌ای می‌کند که آثار [[مکانیک کوانتومی]] را نادیده می‌گیرد؛ در واقعیت، شعاع کلاسیک الکترون ارتباط اندکی با ساختار بنیادی الکترون دارد.<ref>{{cite book
 | last = Meschede
 | first = D.
 | year = 2004
 | title = Optics, light and lasers: The Practical Approach to Modern Aspects of Photonics and Laser Physics
 | url = http://books.google.com/?id=PLISLfBLcmgC&pg=PA168
 | publisher = [[Wiley-VCH]]
 | page = 168
 | isbn = 3-527-40364-7
 }}{{پیوند مرده}}</ref><ref group="note">شعاع کلاسیک الکترون بدین صورت نتیجه‌گیری می‌شود که در ادامه خواهد آمد. فرض کنید بار الکترون به شکل یکنواخت در یک حجم کروی پراکنده شده‌است. از آنجا که یک بخش از کره بخش‌های دیگر را دفع می‌کند، کره شامل انرژی پتانسیل الکترواستاتیک است. فرض می‌شود که این انرژی برابر با انرژی سکون الکترون است که توسط [[نسبیت خاص]] تعریف می‌شود (''E''&nbsp;=&nbsp;''mc''<sup>2</sup>).{{سخ}}
طبق نظریه الکترواستاتیک، انرژی پتانسیل کره‌ای به شعاع ''r'' و بار ''e'' توسط رابطه زیر به دست می‌آید:
:<math>E_{\mathrm p} = \frac{e^2}{8\pi \varepsilon_0 r},</math>
که ''ε''<sub>0</sub> [[ثابت گذردهی خلاء]] است. برای الکترونی با جرم سکون ''m''<sub>0</sub>، انرژی سکون برابر خواهد بود با:
:<math>\textstyle E_{\mathrm p} = m_0 c^2,</math>
که ''c'' سرعت نور در خلاء است. با قرار دادن آن‌ها در یک تساوی و حل معادله نسبت به ''r'' شعاع کلاسیک الکترون به دست می‌آید.{{سخ}}
See: {{cite book
 | last = Haken | first = H.
 | last2 = Wolf | first2 = H.C.
 | last3 = Brewer | first3 = W.D.
 | year = 2005
 | title = The Physics of Atoms and Quanta: Introduction to Experiments and Theory
 | url = http://books.google.com/?id=SPrAMy8glocC&pg=PA70
 | publisher = [[اشپرینگر ساینس+بیزینس مدیا|Springer]]
 | page = 70
 | isbn = 3-540-67274-5
}}</ref>

ذرات بنیادی وجود دارند که خود به خود به ذرات با جرم کمتر [[واپاشی ذره|واپاشی]] می‌شوند. یک نمونه از این ذرات میون است که با میانگین طول عمر {{val|۲٫۲|e=-۶}} به یک الکترون، یک [[نوترینو]] و یک [[پادنوترینو]] واپاشی می‌شود. اما در مباحث نظری الکترون، ذره‌ای پایدار به‌شمار می‌آید: الکترون کم جرم‌ترین ذره با بار الکتریکی غیرصفر است، پس واپاشی آن قانون [[پایستگی بار]] را نقض می‌کند.<ref>{{cite journal
 | last = Steinberg | first = R.I.
 | year = 1999
 | title = Experimental test of charge conservation and the stability of the electron
 | journal = [[Physical Review D]]
 | volume = 61 | issue = 2 | pages = 2582–2586
 | doi = 10.1103/PhysRevD.12.2582
|bibcode = 1975PhRvD..12.2582S |display-authors=etal}}</ref>
حد پایین تجربی طول‌عمر میانگین الکترون، با ۹۰٪ [[بازه اطمینان|سطح اطمینان]]، {{val|۴٫۶|e=۲۶}} سال است.<ref>{{cite journal
 | author = J. Beringer (Particle Data Group)
 | year = 2012
 | title = Review of Particle Physics: [electron properties]
 | journal = [[Physical Review D]]
 | volume = 86 | issue = 1 | pages = 010001
 | doi =10.1103/PhysRevD.86.010001|bibcode = 2012PhRvD..86a0001B|url=http://pdg.lbl.gov/2012/listings/rpp2012-list-electron.pdf|display-authors=etal}}</ref><ref>{{cite journal
 | last = Back | first = H. O.
 | year = 2002
 | title = Search for electron decay mode e → γ + ν with prototype of Borexino detector
 | journal = [[Physics Letters B]]
 | volume = 525 | pages = 29–40
 | doi = 10.1016/S0370-2693(01)01440-X
|bibcode = 2002PhLB..525...29B |display-authors=etal}}</ref>

=== ویژگی‌های کوانتومی ===
مانند سایر ذرات، الکترون نیز می‌تواند ویژگی‌های موجی از خود بروز دهد. این ویژگی را [[دوگانگی موج و ذره|دوگانگی موج-ذره]] می‌نامند و می‌توان از طریق [[آزمایش دوشکاف]] آن را نمایش داد.

ماهیت موج-مانند الکترون به آن اجازه می‌دهد که از دو شکاف به‌طور هم‌زمان عبور کند، در حالیکه یک ذره کلاسیک در یک زمان مشخص تنها می‌تواند از یک شکاف عبور کند. در مکانیک کوانتومی ویژگی موج-مانند ذره را می‌توان توسط یک تابع [[عدد مختلط|مختلط]] مقدار به نام [[تابع موج]] (''ψ'')، به زبان ریاضی توصیف نمود. مجذور قدر مطلق این تابع احتمال اینکه یک ذره در نزدیکی یک مکان مشخص مشاهده شود را به‌دست می‌دهد و یک [[تابع چگالی احتمال]] است.<ref name="munowitz">{{cite book
 | last = Munowitz | first = M.
 | year = 2005
 | title = Knowing, The Nature of Physical Law
 | url = http://books.google.com/?id=IjVtDc85CYwC&pg=PA162
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه آکسفورد|Oxford University Press]]
 | isbn = 0-19-516737-6
}}></ref>{{rp|۱۶۲–۲۱۸}}

[[پرونده:Asymmetricwave2.png|چپ|بندانگشتی|alt=A three dimensional projection of a two dimensional plot. There are symmetric hills along one axis and symmetric valleys along the other, roughly giving a saddle-shape|نمونه‌ای از یک تابع موج پادتقارنی برای یک وضعیت کوانتومی دو فرمیون یکسان در یک جعبه یک بعدی. اگر ذرات جایشان را با هم عوض کنند، علامت تابع موج قرینه می‌گردد.]]

الکترون‌ها ذرات یکسانی هستند زیرا نمی‌توان دو الکترون مختلف را برپایه ویژگی‌های فیزیکی ذاتی آن‌ها از یکدیگر متمایز نمود. این در مکانیک کوانتومی بدین معناست که می‌توان جای دو الکترون در حال برهم‌کنش را با یکدیگر عوض نمود، بدون آنکه تغییری در وضعیت کوانتومی سیستم به وجود آید. تابع موج فرمیون‌ها (که شامل الکترون نیز می‌شوند) پادتقارنی است یعنی هرگاه جای الکترون‌ها با هم عوض شود، علامت آن تغییر می‌یابد؛ یعنی (''ψ''(''r''<sub>۱</sub>, ''r''<sub>۲</sub>) {{=}} −''ψ''(''r''<sub>۲</sub>, ''r''<sub>۱</sub> که در آن متغیرهای ''r''<sub>۱</sub> و ''r''<sub>۲</sub> متناظر با الکترون اول و دوم هستند. از آنجا که تعویض علامت، تأثیری در مقدار قدر مطلق ندارد، احتمالات متناظر با این دو حالت یکسان هستند. بوزون‌ها (مانند فوتون) برعکس فرمیون‌ها تابع موج تقارنی دارند.<ref name="munowitz"/>{{rp|۱۶۲–۲۱۸}}

در مورد امواج پادتقارنی، حل معادله موج برای دو الکترون در حال برهم‌کنش، نتیجه می‌دهد که احتمال اینکه هر دو ذره یک جفت، حالت کوانتومی یکسانی را داشته باشند، صفر است. این اصل بسیاری از ویژگی‌های الکترون را توضیح می‌دهد. این موضع سبب می‌شود که گروه‌های الکترون‌های محدود در یک اتم، به جای اینکه همگی در یک مدار روی هم قرار بگیرند، [[اوربیتال اتمی|اوربیتال‌های اتمی]] مختلفی را در اتم اشغال کنند.<ref name="munowitz"/>{{rp|۱۶۲–۲۱۸}}

=== ذرات مجازی ===
{{اصلی|ذره مجازی}}
با نگاهی ساده‌نگرانه، می‌توان گفت که هر [[فوتون]] زمانی را به شکل ترکیبی از یک ''الکترون مجازی'' و [[پادذره]] آن یعنی ''[[پوزیترون]] مجازی'' سپری می‌کند که اندکی پس از آن به سرعت یکدیگر را [[نابودسازی|نابود]] می‌کنند.<ref>{{cite web
 | last = Kane | first = G.
 | date = October 9, 2006
 | url = http://www.sciam.com/article.cfm?id=are-virtual-particles-rea&topicID=13
 | title = Are virtual particles really constantly popping in and out of existence? Or are they merely a mathematical bookkeeping device for quantum mechanics?
 | publisher = [[ساینتیفیک آمریکن]]
 | accessdate = 2008-09-19
}}</ref>
ترکیب تغییرات انرژی مورد نیاز برای ایجاد این ذرات و زمانی که طی آن وجود دارند، باید پایین‌تر از آستانه مشاهده‌پذیری توصیف شده توسط [[اصل عدم قطعیت|رابطه عدم قطعیت]] [[هایزنبرگ]] باشد، یعنی
{{آغاز چپ‌چین}}Δ''E''&nbsp;·&nbsp;Δ''t''&nbsp;≥&nbsp;''ħ''.
{{پایان چپ‌چین}}
در حقیقت انرژی ''ΔE'' مورد نیاز برای ایجاد این ذرات مجازی را می‌توان برای بازه زمانی Δ''t''، از [[حالت خلاء|خلاء]] قرض گرفت، با این شرط که حاصل‌ضرب این دو از [[ثابت پلانک|ثابت پلانک کاهش‌یافته]]،{{nowrap|''ħ'' ≈ {{val|۶٫۶|e=-۱۶|u=eV·s}}}} بیشتر نباشد. از این رو برای یک الکترون مجازی، Δ''t'' حداکثر برابر {{val|۱٫۳|e=-۲۱|u=s}} است.<ref name="taylor">{{cite book
 | last = Taylor | first = J.
 | year = 1989
 | chapter = Gauge Theories in Particle Physics
 | url = http://books.google.com/?id=akb2FpZSGnMC&pg=PA464
 | editor = Davies, Paul
 | title = The New Physics
 | page = 464
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه کمبریج|Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-43831-4
}}</ref>

[[پرونده:Virtual pairs near electron.png|چپ|بندانگشتی|alt=A sphere with a minus sign at lower left symbolizes the electron, while pairs of spheres with plus and minus signs show the virtual particles|تصویری شماتیک از یک جفت الکترون-پوزیترون مجازی که به شکل تصادفی در نزدیکی یک الکترون پدید می‌آیند (در قسمت چپ پایین)]]
در زمانی که یک جفت الکترون-پوزیترون مجازی وجود دارند [[قانون کولن|نیروی کولنی]] ناشی از میدان الکتریکی اطراف الکترون، باعث می‌شود که یک پوزیترون ایجاد شده جذب الکترون اصلی شود، در حالیکه الکترون ایجاد شده دفع می‌شود. این سبب چیزی می‌شود که به [[قطبش خلاء]] مشهور است. در حقیقت خلاء مانند یک رسانا با [[گذردهی نسبی]] دی‌الکتریک بیشتر از یک عمل می‌کند؛ بنابراین بار مؤثر یک الکترون در حقیقت کمتر از مقدار واقعی آن است؛ و بار با افزایش فاصله از الکترون کاهش می‌یابد.<ref name="genz">{{cite book
 | last = Genz | first = H.
 | year = 2001
 | title = Nothingness: The Science of Empty Space
 | url = https://archive.org/details/nothingnessscien0000henn | pages = [https://archive.org/details/nothingnessscien0000henn/page/241 241]–243, 245–247
 | publisher = [[دا کاپو پرس|Da Capo Press]]
 | isbn = 0-7382-0610-5
}}</ref><ref>{{cite news
 | last = Gribbin | first = J.
 | date = January 25, 1997
 | title = More to electrons than meets the eye
 | work = [[نیو ساینتیست|New Scientist]]
 | url = http://www.newscientist.com/article/mg15320662.300-science--more-to-electrons-than-meets-the-eye.html
 | accessdate = 2008-09-17
}}</ref>
این پدیده قطبش در سال ۱۹۹۷ توسط شتاب‌دهنده ذرات ژاپنی [[کک‌بی (شتاب‌دهنده)|تریستان]] مورد تأیید تجربی قرار گرفت.<ref>{{cite journal
 | last = Levine | first = I.
 | year = 1997
 | title = Measurement of the Electromagnetic Coupling at Large Momentum Transfer
 | journal = [[فیزیکال ریویو لترز|Physical Review Letters]]
 | volume = 78 | pages = 424–427
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.78.424
| bibcode=1997PhRvL..78..424L
 | issue = 3
|display-authors=etal}}</ref>
ذرات مجازی سبب ایجاد یک اثر پوششی برای جرم الکترون هم می‌شوند.<ref>{{cite conference
 | last = Murayama | first = H.
 | date = March 10–17, 2006
 | title = Supersymmetry Breaking Made Easy, Viable and Generic
 | work = Proceedings of the XLIInd Rencontres de Moriond on Electroweak Interactions and Unified Theories
 | location = La Thuile, Italy
 | arxiv = 0709.3041
}}—lists a 9% mass difference for an electron that is the size of the [[طول پلانک|Planck distance]].</ref>

همچنین از طریق برهم‌کنش با ذرات مجازی می‌توان اختلاف اندک (در حدود ۰٫۱٪) [[گشتاور مغناطیسی]] ذاتی الکترون از [[مگنتون بور]] را توضیح داد.<ref name=Hanneke>{{cite journal
 | last = Odom | first = B.
 | year = 2006
 | title = New Measurement of the Electron Magnetic Moment Using a One-Electron Quantum Cyclotron
 | journal = [[فیزیکال ریویو لترز|Physical Review Letters]]
 | volume = 97 | pages = 030801
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.97.030801
| pmid=16907490
| bibcode=2006PhRvL..97c0801O
 | issue=3
|display-authors=etal}}</ref><ref>{{cite journal
 | last = Schwinger | first = J.
 | year = 1948
 | title = On Quantum-Electrodynamics and the Magnetic Moment of the Electron
 | url = https://archive.org/details/sim_physical-review_1948-02-15_73_4/page/n144 | journal = [[Physical Review]]
 | volume = 73 | issue = 4 | pages = 416–417
 | doi = 10.1103/PhysRev.73.416
|bibcode = 1948PhRv...73..416S}}</ref>
همخوانی فوق‌العاده دقیق این اختلاف پیش‌بینی شده با مقدار تعیین‌شده از راه تجربی، یکی از دستاوردهای مهم [[الکترودینامیک کوانتومی]] شمرده می‌شود.<ref>{{cite book
 | last = Huang | first = K.
 | year = 2007
 | title = Fundamental Forces of Nature: The Story of Gauge Fields
 | url = http://books.google.com/?id=q-CIFHpHxfEC&pg=PA123
 | pages = 123–125
 | publisher = [[World Scientific]]
 | isbn = 981-270-645-3
}}</ref>

پارادوکس ظاهری مشاهده‌شده در مورد یک الکترون نقطه‌ای که دارای تکانه زاویه‌ای و گشتاور مغناطیسی باشد را می‌توان با استفاده از شکل‌گیری [[ذره مجازی|فوتون‌های مجازی]] در میدان الکتریک تولید شده توسط الکترون توضیح داد. این فوتون‌ها باعث می‌شوند که الکترون‌ها به شکل رقصان انتقال یابند که سبب یک حرکت دایره‌ای [[حرکت تقدیمی|تقدیمی]] می‌شود.<ref>{{cite journal
 | last = Foldy | first = L.L.
 | last2 = Wouthuysen | first2 = S.
 | year = 1950
 | title = On the Dirac Theory of Spin 1/2 Particles and Its Non-Relativistic Limit
 | url = https://archive.org/details/sim_physical-review_1950-04-01_78_1/page/n27 | journal = [[Physical Review]]
 | volume = 78 | pages = 29–36
 | doi = 10.1103/PhysRev.78.29
|bibcode = 1950PhRv...78...29F}}</ref> این حرکت اسپین و گشتاور مغناطیسی الکترون را تولید می‌کند.<ref name="curtis74"/><ref>{{cite journal
 | last = Sidharth | first = B.G.
 | year = 2008
 | title = Revisiting Zitterbewegung
 | journal = [[International Journal of Theoretical Physics]]
 | volume = 48 | issue = 2 | pages = 497–506
 | arxiv = 0806.0985
 | bibcode = 2009IJTP...48..497S
 | doi = 10.1007/s10773-008-9825-8
}}</ref>
در اتم‌ها این پیدایش فوتون‌های مجازی [[تغییر لمب]] مشاهده‌شده در [[خط طیف نوری|خطوط طیفی]] را توضیح می‌دهد.<ref name="genz"/>

=== برهم‌کنش ===
یک الکترون، میدان الکتریکی ایجاد می‌کند که بر ذرات با بار مثبت مانند پروتون، نیروی جاذبه و بر ذرات دارای بار منفی نیروی دافعه وارد می‌کند. میزان قدرت این نیرو توسط [[قانون کولن|قانون مربع معکوس کولن]] تعیین می‌شود.<ref>{{cite journal
 | last = Elliott | first = R.S.
 | year = 1978
 | title = The History of Electromagnetics as Hertz Would Have Known It
 | journal = [[IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques]]
 | volume = 36 | issue = 5 | pages = 806–823
 | bibcode = 1988ITMTT..36..806E
 | doi = 10.1109/22.3600
}}</ref>
الکترون وقتی در حال حرکت باشد، [[میدان مغناطیسی]] ایجاد می‌کند.<ref name="munowitz"/>{{rp|۱۴۰}} [[قانون آمپر|قانون آمپر-ماکسول]]، ارتباط میان میدان مغناطیسی ایجاد شده با حرکت دسته‌جمعی الکترون‌ها نسبت به یک ناظر([[جریان الکتریکی|جریان]]) را توصیف می‌کند. این ویژگی القایی، میدان مغناطیسی مورد نیاز برای چرخش یک [[موتور الکتریکی]] فراهم می‌کند.<ref>{{cite book
 | last = Crowell | first = B.
 | year = 2000
 | title = Electricity and Magnetism
 | url = http://books.google.com/?id=s9QWZNfnz1oC&pg=PT129
 | pages = 129–152
 | publisher = [[Light and Matter]]
 | isbn = 0-9704670-4-4
}}</ref>
میدان الکترومغناطیسی یک ذره باردار دلخواه در حال حرکت، توسط [[پتانسیل لینار−ویشرت|پتانسیل‌های لینار-ویشرت]] توصیف می‌شود که حتی وقتی سرعت ذره نزدیک به سرعت نور باشد([[نسبیت خاص|نسبیتی]]) نیز معتبر هستند.

[[پرونده:Lorentz force.svg|چپ|بندانگشتی|alt=A graph with arcs showing the motion of charged particles|ذره‌ای با بار ''q'' (در سمت چپ) در حال حرکت با سرعت ''v'' در یک میدان مغناطیسی ''B'' است که جهت آن به سوی ناظر است. برای الکترون، علامت ''q'' منفی است و بنابراین یک مسیر منحنی به سوی بالا را طی می‌کند.]]
وقتی الکترونی در درون یک میدان مغناطیسی حرکت می‌کند در معرض [[نیروی لورنتز]] قرار می‌گیرد که عمود بر صفحه تعریف شده توسط میدان مغناطیسی و سرعت الکترون وارد می‌شود. این [[نیروی مرکزگرا]] سبب [[پیچه|مارپیجی]] شدن مسیر حرکت الکترون درون میدان می‌شود که شعاع این مسیر پیچه‌ای [[ژیرورادیوس]] نامیده می‌شود. شتاب ناشی از این حرکت دایره‌ای الکترون را القا می‌کند تا انرژی به شکل تابش [[سینکروترون]] آزاد کند.<ref name="munowitz"/>{{rp|160}}<ref>{{cite journal
 | last = Mahadevan | first = R.
 | last2 = Narayan | first2 = R.
 | last3 = Yi | first3 = I.
 | year = 1996
 | title = Harmony in Electrons: Cyclotron and Synchrotron Emission by Thermal Electrons in a Magnetic Field
 | journal = [[ژورنال اخترفیزیکی|The Astrophysical Journal]]
 | volume = 465 | pages = 327–337
 | arxiv = astro-ph/9601073
 | doi = 10.1086/177422 | bibcode=1996ApJ...465..327M
}}</ref><ref group="note">تابش الکترون‌های غیر نسبیتی را گاهی با نام [[تابش سیکلوترون]] می‌شناسند.</ref>
انتشار انرژی به نوبه خود سبب پس‌زنی الکترون می‌شود که با نام [[نیروی آبراهام-لورنتز|نیروی آبراهام-لورنتز-دیراک]] شناخته می‌شود که اصطکاکی ایجاد می‌کند که باعث کند شدن حرکت الکترون می‌شود. این نیرو ناشی از واکنش به عقب خود میدان الکترون نسبت به خودش است.<ref>{{cite journal
 | last = Rohrlich | first = F.
 | year = 1999
 | title = The Self-Force and Radiation Reaction
 | journal = [[American Journal of Physics]]
 | volume = 68 | issue = 12 | pages = 1109–1112
 | doi = 10.1119/1.1286430
|bibcode = 2000AmJPh..68.1109R}}</ref>

در [[الکترودینامیک کوانتومی]]، فوتون‌ها واسطه برهم‌کنش میان ذرات هستند. یک الکترون منزوی با سرعت ثابت نمی‌تواند یک فوتون واقعی را جذب یا منتشر کند؛ این کار باعث نقض [[پایستگی انرژی]] و [[تکانه]] می‌شود. در عوض، فوتون‌های مجازی می‌توانند تکانه را میان دو ذره باردار منتقل کنند. مثلاً این تبادل فوتون‌های مجازی باعث ایجاد نیروی کولنی می‌گردد.<ref>{{cite book
 | last = Georgi | first = H.
 | year = 1989
 | chapter = Grand Unified Theories
 | editor = Davies, Paul
 | title = The New Physics
 | url = http://books.google.com/?id=akb2FpZSGnMC&pg=PA427
 | page = 427
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه کمبریج|Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-43831-4
}}</ref>
انتشار انرژی می‌تواند وقتی که مسیر یک الکترون در حال حرکت توسط ذره بارداری مانند پروتون منحرف می‌شود، اتفاق بیفتد. شتاب گرفتن الکترون باعث انتشار [[تابش ترمزی]] می‌شود.<ref>{{cite journal
 | last = Blumenthal | first = G.J.
 | last2 = Gould | first2 = R.
 | year = 1970
 | title = Bremsstrahlung, Synchrotron Radiation, and Compton Scattering of High-Energy Electrons Traversing Dilute Gases
 | journal = [[Reviews of Modern Physics]]
 | volume = 42 | pages = 237–270
 | doi = 10.1103/RevModPhys.42.237
| bibcode=1970RvMP...42..237B
 | issue = 2
}}</ref>
[[پرونده:Bremsstrahlung.svg|بندانگشتی|راست|alt=A curve shows the motion of the electron, a red dot shows the nucleus, and a wiggly line the emitted photon|در اینجا تابش ترمزی توسط یک الکترون ''e'' منحرف‌شده توسط میدان الکتریکی هسته اتم تولید می‌شود. تغییر انرژی ''E''<sub>2</sub>&nbsp;−&nbsp;''E''<sub>1</sub> بسامد ''f'' فوتون منتشرشده را تعیین می‌کند.]]

یک برخورد ناکشسان بین یک فوتون (نور) و یک الکترون تکی (آزاد)، [[پراکندگی کامپتون]] نامیده می‌شود. چنین تصادمی سبب انتقال تکانه و انرژی میان ذرات می‌شود که باعث تغییر طول موج فوتون به اندازه مقداری که ''انتقال کامپتون'' نام دارد، می‌شود.<ref group="note">تغییر در طول موج، Δ''λ'', بستگی به زاویه سیم‌پیچ ''θ'' دارد، به این صورت:
:<math>\textstyle \Delta \lambda = \frac{h}{m_{\mathrm{e}}c} (1 - \cos \theta),</math>
که ''c'' سرعت نور در خلاء و ''m''<sub>e</sub> جرم الکترون است. رجوع کنید به Zombeck (2007: 393, 396).</ref>
حداکثر مقدار این تغییر طول موج، ''h''/''m''<sub>e</sub>''c'' است که با نام [[طول موج کامپتون]] شناخته می‌شود.<ref>{{cite web
 | author = Staff
 | year = 2008
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1927/
 | title = The Nobel Prize in Physics 1927
 | publisher = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-09-28
}}</ref>
مقدار آن برای الکترون برابر با {{val|۲٫۴۳|e=-۱۲|u=m}} است.<ref name="CODATA"/> وقتی طول موج نور بلند باشد (مثلاً طول موج [[نور مرئی]] ۰٫۷–۰٫۴ میکرومتر است)، میزان تغییر طول موج ناچیز و قابل چشم‌پوشی است. چنین برهم‌کنشی میان نور و الکترون‌های آزاد، [[پراکندگی تامسون]] یا ''پراکندگی خطی تامسون'' نامیده شده‌است.<ref name="Chen1998">{{cite journal
 | last = Chen | first = S. -Y.
 | last2 = Maksimchuk | first2 = A.
 | last3 = Umstadter | first3 = D.
 | year = 1998
 | title = Experimental observation of relativistic nonlinear Thomson scattering
 | journal = [[نیچر|Nature]]
 | volume = 396 | pages = 653–655
 | doi = 10.1038/25303
|arxiv = physics/9810036 |bibcode = 1998Natur.396..653C | issue=6712}}</ref>

قدرت نسبی برهم‌کنش الکترومغناطیس میان دو ذره باردار مانند الکترون و پروتون توسط [[ثابت ساختار ریز]] به‌دست می‌آید. این مقدار یک [[کمیت بدون بعد]] است که نسبت دو انرژی را نشان می‌دهد: انرژی جاذبه (یا دافعه) الکترواستاتیک در فاصله‌ای به اندازه یک طول موج کامپتون و انرژی سکون بار. مقدار آن برابر است با ''α''&nbsp;≈&nbsp;{{val|۷٫۲۹۷۳۵۳|e=-۳}} که تقریباً معادل {{frac|۱|۱۳۷}} است.<ref name="CODATA"/>

وقتی الکترون و پوزیترون با هم برخورد می‌کنند، یکدیگر را [[نابودسازی الکترون-پوزیترون|نابود]] می‌کنند و دو یا چند فوتون [[پرتو گاما]] پدید می‌آورند. اگر تکانه الکترون و پوزیترون قابل چشم‌پوشی باشد، امکان پیدایش یک اتم [[پوزیترونیوم]] پیش از آنکه نابودسازی منجر به تولید سه فوتون پرتو گاما (مجموعاً ۱٫۰۲۲ مگا الکترون‌ولت) شود، وجود دارد.<ref>{{cite journal
 | last = Beringer | first = R.
 | last2 = Montgomery | first2 = C.G.
 | year = 1942
 | title = The Angular Distribution of Positron Annihilation Radiation
 | journal = [[Physical Review]]
 | volume = 61 | issue = 5–6 | pages = 222–224
 | doi = 10.1103/PhysRev.61.222
|bibcode = 1942PhRv...61..222B}}</ref><ref>{{cite book
 | last = Buffa | first = A.
 | year = 2000
 | title = College Physics
 | url = https://archive.org/details/collegephysicsvo00jerr | edition = 4th | page = [https://archive.org/details/collegephysicsvo00jerr/page/888 888]
 | publisher = [[Prentice Hall]]
 | isbn = 0-13-082444-5
}}</ref>
از سوی دیگر، فوتون‌های پرانرژی ممکن است در فرایندی به نام [[جفت‌سازی]] تبدیل به یک الکترون و یک [[پوزیترون]] شوند، البته تنها در صورتی که در نزدیکی یک ذره باردار مانند هسته اتم قرار بگیرد.<ref>{{cite journal
 | last = Eichler | first = J.
 | year = 2005
 | title = Electron–positron pair production in relativistic ion–atom collisions
 | journal = [[Physics Letters A]]
 | volume = 347 | issue = 1–3 | pages = 67–72
 | doi = 10.1016/j.physleta.2005.06.105
|bibcode = 2005PhLA..347...67E}}</ref><ref>{{cite journal
 | last = Hubbell | first = J.H.
 | year = 2006
 | title = Electron positron pair production by photons: A historical overview
 | journal = [[Radiation Physics and Chemistry]]
 | volume = 75 | issue = 6 | pages = 614–623
 | bibcode = 2006RaPC...75..614H
 | doi = 10.1016/j.radphyschem.2005.10.008
}}</ref>
در نظریه [[برهم‌کنش الکتروضعیف]]، مؤلفه [[دست‌سانی (فیزیک)|چپ‌دست]] [[تابع موج]] الکترون، با [[الکترون نوترینو|الکترون‌نوترینو]] یک دوگان [[ایزواسپین ضعیف]] تشکیل می‌دهد. این بدین معنی است که الکترون‌نوترینوها در [[نیروی هسته‌ای ضعیف|برهم‌کنش‌های ضعیف]] مانند الکترون عمل می‌کنند. هر یک از اعضای این دوگان می‌تواند تحت یک برهم‌کنش [[جریان باردار]]، با انتشار یا جذب یک [[بوزون دبلیو|بوزون {{SubatomicParticle|W boson}}]] به عضو دیگر تبدیل شوند. بار در این واکنش پایسته می‌ماند زیرا بوزون {{SubatomicParticle|W boson}} نیز حامل بار است و میزان تغییرات خالص بار در حین تبدیل صفر است. برهم‌کنش‌های جریان باردار، مسئول پدیده [[واپاشی بتا]] در اتم‌های [[پرتوزا]] هستند. هر دوی الکترون و الکترون‌نوترینو می‌توانند از طریق مبادله یک بوزون [[بوزون‌های دبلیو و زد|<sup>0</sup>Z]] در برهم‌کنش [[جریان خنثی]] شرکت کنند و این ویژگی سبب پیدایش پدیده [[پراکندگی کشسان]] نوترینو-الکترون می‌شود.<ref name="quigg">{{cite conference
 | last = Quigg | first = C.
 | date = June 4–30, 2000
 | title = The Electroweak Theory
 | work = TASI 2000: Flavor Physics for the Millennium
 | page = 80
 | location = Boulder, Colorado
 | arxiv = hep-ph/0204104
}}</ref>

=== اتم‌ها و مولکول‌ها ===
[[پرونده:Hydrogen Density Plots.png|چپ|بندانگشتی|280px|alt=A table of five rows and five columns, with each cell portraying a color-coded probability density|چگالی‌های احتمال برای چند اوربیتال نخستین اتم هیدروژن، که برش مقطعی از آن‌ها به تصویر کشیده‌شده است. سطح انرژی یک الکترون مقید مشخص می‌کند که چه اوربیتالی را پر می‌کند، و رنگ نمایش‌دهنده احتمال یافتن الکترون در یک مکان مشخص است.]]
الکترون را می‌توان از طریق یک نیروی جاذبه کولنی ''مقید'' به [[هسته اتم]] نمود. سامانه متشکل از یک یا چند الکترون مقید به یک هسته، «[[اتم]]» نام دارد. اگر در اتمی تعداد الکترون‌ها با [[بار الکتریکی]] هسته برابر نباشد، به آن «[[یون]]» گفته می‌شود. رفتار موج-مانند یک ''الکترون مقید'' توسط تابعی به نام [[اوربیتال اتمی]] توصیف می‌شود. هر اوربیتال مجموعه‌ای از اعداد کوانتومی (مانند [[انرژی]]، [[تکانه زاویه‌ای]] و تصویر تکانه زاویه‌ای) خاص خود را داراست. و تنها تعداد گسسته‌ای از این اوربیتال‌ها می‌توانند در اطراف هسته وجود داشته‌باشند. بنا بر [[اصل طرد پاولی]]، هر اوربیتال می‌تواند حداکثر توسط دو الکترون اشغال شود که باید [[عدد کوانتومی اسپین]] آن‌ها از یکدیگر متفاوت باشد.

الکترون‌ها می‌توانند با انتشار یا جذب [[فوتون]] بین اوربیتال‌های مختلف منتقل شوند. انرژی فوتون آزاد شده برابر با اختلاف پتانسیل دو اوربیتال خواهد بود.<ref>{{cite journal
 | last = Mulliken | first = R.S.
 | year = 1967
 | title = Spectroscopy, Molecular Orbitals, and Chemical Bonding
 | journal = [[ساینس|Science]]
 | volume = 157 | issue = 3784 | pages = 13–24
 | doi = 10.1126/science.157.3784.13
 | pmid = 5338306
|bibcode = 1967Sci...157...13M}}</ref>
از دیگر روش‌های انتقال اوربیتال الکترون می‌توان به برخورد دادن آن با ذرات و همچنین [[اثر اوژه]] اشاره نمود.<ref>{{cite book
 | last = Burhop | first = E.H.S.
 | authorlink = Eric Burhop
 | year = 1952
 | title = The Auger Effect and Other Radiationless Transitions
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه کمبریج]]
 | pages = 2–3
 | isbn = 0-88275-966-3
}}</ref>
برای گریختن از اتم، انرژی الکترون باید از انرژی بستگی آن با اتم([[انرژی یونش]]) بیشتر باشد. این اتفاق مثلاً در پدیده [[اثر فوتوالکتریک|فوتوالکتریک]] روی می‌دهد که در آن یک فوتون تصادفی که انرژی آن از انرژی یونش اتم بیشتر است توسط الکترون جذب می‌شود.<ref name="grupen">{{cite journal
 | last = Grupen | first = C.
 | year = 2000
 | title = Physics of Particle Detection
 | journal = [[AIP Conference Proceedings]]
 | volume = 536 | pages = 3–34
 | doi =10.1063/1.1361756
|arxiv = physics/9906063}}</ref>

تکانه زاویه‌ای اوربیتالی الکترون [[عملگر تکانه زاویه‌ای|کوانتایی]] است. از آنجا که الکترون باردار است، یک گشتاور مغناطیسی اوربیتالی تولید می‌کنند که متناسب با تکانه زاویه‌ای الکترون است. گشتاور مغناطیسی خالص یک اتم برابر با جمع برداری گشتاورهای مغناطیسی اسپین و اوربیتال همه الکترون‌ها و هسته اتم است. گشتاور مغناطیس هسته دز مقابل الکترون‌ها قابل چشم‌پوشی است. گشتاورهای مغناطیسی دو الکترونی که یک اوربیتال را اشغال کرده‌اند، می‌توانند همدیگر را خنثی کنند.<ref>{{cite book
 | last = Jiles | first = D.
 | year = 1998
 | title = Introduction to Magnetism and Magnetic Materials
 | url = http://books.google.com/?id=axyWXjsdorMC&pg=PA280
 | pages = 280–287
 | publisher = [[انتشارات سی‌آرسی|CRC Press]]
 | isbn = 0-412-79860-3
}}</ref>

[[پیوند شیمیایی|پیوندهای شیمیایی]] که میان اتم‌ها روی می‌دهند، نتیجه برهم‌کنش‌های الکترومغناطیسی هستند که توسط [[مکانیک کوانتوم]] توصیف می‌شوند.<ref>{{cite book
 | last = Löwdin | first = P.O.
 | last2 = Erkki Brändas | first2 = E.
 | last3 = Kryachko | first3 = E.S.
 | year = 2003
 | title = Fundamental World of Quantum Chemistry: A Tribute to the Memory of Per- Olov Löwdin
 | url = http://books.google.com/?id=8QiR8lCX_qcC&pg=PA393
 | pages = 393–394
 | publisher = [[اشپرینگر ساینس+بیزینس مدیا|Springer]]
 | isbn = 1-4020-1290-X
}}</ref>
قوی‌ترین پیوندها به [[پیوند کووالانسی|اشتراک‌گذاری]] یا انتقال الکترون بین اتم‌ها شکل می‌گیرند و بدین‌ترتیب امکان شکل‌گیری [[مولکول]]ها را فراهم می‌کنند.<ref name=Pauling>{{cite book
 | last = Pauling | first = L.C.
 | year = 1960
 | title = The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals: an introduction to modern structural chemistry
 | url = http://books.google.com/?id=L-1K9HmKmUUC
 | edition = 3rd | pages = 4–10
 | publisher = [[Cornell University Press]]
 | isbn = 0-8014-0333-2
}}</ref> در درون یک مولکول، الکترون‌ها تحت تأثیر هسته‌های اتم‌های متعدد هستند و همان‌طور که در اتم‌های منفرد، اوربیتال‌های اتمی را پر می‌کردند، در مولکول‌ها [[اوربیتال مولکولی|اوربیتال‌های مولکولی]] را پر می‌کنند.<ref>{{cite book
 | last = McQuarrie | first = D.A.
 | last2 = Simon | first2 = J.D.
 | year = 1997
 | title = Physical Chemistry: A Molecular Approach
 | url = http://books.google.com/?id=f-bje0-DEYUC&pg=PA325
 | publisher = [[University Science Books]]
 | pages = 325–361
 | isbn = 0-935702-99-7
}}</ref>
یکی از فاکتورهای بنیادی در این ساختارهای مولکولی وجود [[جفت الکترون]]‌هاست. این الکترون‌ها باید اسپین مخالف داشته‌باشند تا بنا بر اصل طرد پاولی بتوانند با هم یک اوربیتال مولکولی را پرکنند (مانند اتم‌ها). اوربیتال‌های مولکولی مختلف توزیع‌های فضایی متفاوتی از چگالی الکترون دارند. مثلاً در جفت‌های پیوندی (یعنی جفت الکترون‌هایی که در واقع اتم‌ها را به یکدیگر پیوند می‌دهند) با بیشترین احتمال می‌توان الکترون را در حجم کوچکی بین دو هسته یافت، در حالیکه جفت الکترون‌های غیرپیوندی در حجم بزرگی در اطراف هسته‌ها توزیع شده‌اند.<ref>{{cite journal
 |last            = Daudel
 |first           = R.
 |year            = 1973
 |title           = The Electron Pair in Chemistry
 |url             = http://article.pubs.nrc-cnrc.gc.ca/ppv/RPViewDoc?issn=1480-3291&volume=52&issue=8&startPage=1310
 |journal         = [[نشریه شیمی کانادا|Canadian Journal of Chemistry]]
 |volume          = 52
 |pages           = 1310–1320
 |doi             = 10.1139/v74-201
 |issue           = 8
 |display-authors = etal
 |access-date     = 13 اکتبر 2015
 |archive-date    = 8 ژانویه 2014
 |archive-url     = https://web.archive.org/web/20140108105609/http://www.nrcresearchpress.com/action/cookieAbsent
}}</ref>

=== رسانایی ===
[[پرونده:Lightning over Oradea Romania cropped.jpg|چپ|بندانگشتی|alt=Four bolts of lightning strike the ground|تخلیه بار [[آذرخش]] در واقع شاره‌ای از الکترون‌هاست.<ref>{{cite book
 | last = Rakov | first = V.A.
 | last2 = Uman | first2 = M.A.
 | year = 2007
 | title = Lightning: Physics and Effects
 | url = http://books.google.com/?id=TuMa5lAa3RAC&pg=PA4
 | page = 4
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه کمبریج|Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-03541-4
}}</ref> پتانسیل الکتریکی لازم برای تولید آذرخش ممکن است در نتیجه [[اثر برق مالشی]] به‌وجود آمده‌باشد.<ref>{{cite journal
 | last = Freeman | first = G.R.
 | year = 1999
 | title = Triboelectricity and some associated phenomena
 | url = https://archive.org/details/sim_materials-science-and-technology_1999-12_15_12/page/1454 | journal = [[Materials Science and Technology (journal)|Materials Science and Technology]]
 | volume = 15 | issue = 12 | pages = 1454–1458
 | doi =10.1179/026708399101505464
 | last2 = March
 | first2 = N.H.
}}</ref><ref>{{cite journal
 | last = Forward | first = K.M.
 | last2 = Lacks | first2 = D.J.
 | last3 = Sankaran | first3 = R.M.
 | year = 2009
 | title = Methodology for studying particle–particle triboelectrification in granular materials
 | journal = [[Journal of Electrostatics]]
 | volume = 67 | issue = 2–3 | pages = 178–183
 | doi =10.1016/j.elstat.2008.12.002
}}</ref>]]
چنانچه شمار الکترون‌های جسمی بیشتر یا کمتر از شمار لازم برای ایجاد تعادل با بار مثبت هسته‌های اتم‌هایش باشد، آن جسم دارای [[بار الکتریکی]] خالص خواهد بود. اگر جسم دارای فزونی الکترون باشد، گفته می‌شود که جسم دارای بار منفی و اگر کمبود الکترون داشته باشد بار آن را مثبت می‌خوانند. وقتی شمار الکترون‌ها و پروتون‌ها برابر باشد، یکدیگر را خنثی می‌کنند و گفته می‌شود که جسم از نظر الکتریکی خنثی است. در نتیجه پدیده‌ای به نام [[اثر برق مالشی]] می‌توان با مالش در اجسام ماکروسکوپی بار الکتریکی ایجاد نمود.<ref>{{cite book
 | last = Weinberg | first = S.
 | year = 2003
 | title = The Discovery of Subatomic Particles
 | url = http://books.google.com/?id=tDpwhp2lOKMC&pg=PA15
 | pages = 15–16
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه کمبریج]]
 | isbn = 0-521-82351-X
}}</ref>

الکترون‌های مستقلی که در حال حرکت در خلاء باشند را «الکترون آزاد» می‌گویند. الکترون‌ها در فلزات به گونه‌ای رفتار می‌کنند که گویی آزاد هستند. ذرّاتی در فلزات و جامدات دیگر به نام الکترون شناخته می‌شوند، در واقع ''[[شبه ذرات|شبه ذره]] الکترون'' هستند که همان بار الکتریکی، اسپین و گشتاور مغناطیسی الکترون‌های واقعی را دارند اما ممکن است جرمشان متفاوت باشد.<ref name="Liang-fu Lou">{{cite book
 | last = Lou | first = L. -F.
 | year = 2003
 | title = Introduction to phonons and electrons
 | url = http://books.google.com/?id=XMv-vfsoRF8C&pg=PA162
 | pages = 162, 164
 | publisher = [[World Scientific]]
 | isbn = 978-981-238-461-4
}}</ref>
وقتی الکترون‌های آزاد (چه در خلاء و چه در فلزات) حرکت می‌کنند یک [[شبکه شاره|شاره خالص]] از بار تولید می‌کنند که [[جریان الکتریکی]] نامیده می‌شود و باعث ایجاد یک [[میدان مغناطیسی]] می‌شود و بالعکس می‌توان با یک میدان مغناطیسی متغیر، جریان الکتریکی تولید نمود. این برهم‌کنش‌ها را می‌توان با استفاده از [[معادلات ماکسول]] به زبان ریاضی بیان نمود.<ref>{{cite book
 | last = Guru
 | first = B.S.
 | last2 = Hızıroğlu
 | first2 = H.R.
 | year = 2004
 | title = Electromagnetic Field Theory
 | url = http://books.google.com/?id=b2f8rCngSuAC&pg=PA138
 | pages = 138, 276
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه کمبریج|Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-83016-8
 }}{{پیوند مرده}}</ref>

در هر دمای دلخواه، هر ماده‌ای میزان خاصی از [[مقاومت و رسانایی الکتریکی|رسانایی الکتریکی]] دارد که مقدار جریان الکتریکی را در زمانی که پتانسیل برقرار شود، تعیین می‌کند. نمونه رساناهای خوب فلزاتی مانند مس و [[طلا]] هستند، در حالیکه شیشه و [[پلی تترافلوئورواتیلن|تفلون]] رساناهای ضعیفی هستند. در مواد [[دی‌الکتریک]]، الکترون‌ها مقید به اتم‌هایشان باقی می‌مانند و ماده به عنوان [[عایق الکتریکی|عایق]] عمل می‌کند. بیشتر [[نیم‌رسانا]] (نیمه‌هادی)ها سطح متغیری از رسانایی بین رسانای کامل و عایق الکتریکی دارند.<ref>{{cite book
 | last = Achuthan | first = M.K.
 | last2 = Bhat | first2 = K.N.
 | year = 2007
 | title = Fundamentals of Semiconductor Devices
 | url = http://books.google.com/?id=REQkwBF4cVoC&pg=PA49
 | pages = 49–67
 | publisher = [[Tata McGraw-Hill]]
 | isbn = 0-07-061220-X
}}</ref>
از سوی دیگر [[پیوند فلزی|فلزات]] یک [[نظریه نوارها|ساختار نوار الکترونیکی]] دارند که عبارت است از نوارهای الکترونیکی نیمه‌پر. وجود چنین نوارهایی به الکترون‌ها اجازه می‌دهد که به گونه‌ای رفتار کنند که گویا ''الکترون آزاد'' یا [[الکترون نامتمرکز]] هستند. این الکترون‌ها با اتم خاصی مرتبط نیستند، در نتیجه وقتی یک میدان الکتریکی اعمال می‌شود آزاد هستند که مانند یک گاز ([[گاز فرمی]])<ref name="ziman">{{cite book
 | last = Ziman | first = J.M.
 | year = 2001
 | title = Electrons and Phonons: The Theory of Transport Phenomena in Solids
 | url = http://books.google.com/?id=UtEy63pjngsC&pg=PA260
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه آکسفورد|Oxford University Press]]
 | page = 260
 | isbn = 0-19-850779-8
}}</ref> در درون ماده حرکت کنند.

به دلیل برخوردهای میان اتم‌ها و الکترون‌ها، [[سرعت رانش]] الکترون در یک رسانا در مرتبه میلی‌متر بر ثانیه است، اما [[سرعت انتشار موج|سرعت انتشار]]، یعنی سرعتی که یک تغییر در جریان در یک نقطه از ماده به نقاط دیگر ماده سرایت می‌کند و باعث تغییر جریان در قسمت‌های دیگر می‌شود، معمولاً در حدود ۷۵٪ سرعت نور است.<ref>{{cite journal
 | last = Main | first = P.
 | date = June 12, 1993
 | title = When electrons go with the flow: Remove the obstacles that create electrical resistance, and you get ballistic electrons and a quantum surprise
 | url = http://www.newscientist.com/article/mg13818774.500-when-electrons-go-with-the-flow-remove-the-obstacles-thatcreate-electrical-resistance-and-you-get-ballistic-electrons-and-a-quantumsurprise.html
 | journal = [[نیو ساینتیست|New Scientist]]
 | volume = 1887 | page = 30
 | accessdate = 2008-10-09
}}</ref>
دلیل این موضوع آن است که سیگنال‌های الکتریکی به شکل یک موج منتشر و با سرعتی که وابسته به [[گذردهی نسبی|ثابت دی‌الکتریک]] ماده است، منتشر می‌شوند.<ref>{{cite book
 | last = Blackwell | first = G.R.
 | year = 2000
 | title = The Electronic Packaging Handbook
 | url = http://books.google.com/?id=D0PBG53PQlUC&pg=SA6-PA39
 | pages = 6.39–6.40
 | publisher = [[انتشارات سی‌آرسی]]
 | isbn = 0-8493-8591-1
}}</ref>

فلرات رساناهای خوبی برای گرما هستند زیرا [[الکترون نامتمرکز|الکترون‌های نامتمرکز]] می‌توانند آزادانه حرکت کنند و انرژی گرمایی را میان اتم‌ها منتقل کنند. اما بر خلاف رسانایی الکتریکی، رسانایی گرمایی یک فلز، تقریباً مستقل از دماست. این موضوع را می‌توان با [[قانون ویدمان-فرانتس]] به زبان ریاضی بیان نمود. این قانون چنین می‌گوید که نسبت [[رسانندگی گرمایی|رسانایی گرمایی]] به [[رسانایی الکتریکی]] متناسب با دماست. بی‌نظمی گرمایی در شبکه فلزی مقاومت الکتریکی ماده را افزایش می‌دهد و بدین ترتیب وابستگی میان جریان الکتریکی و دما ایجاد می‌کند.<ref name="durrant">{{cite book
 | last = Durrant | first = A.
 | year = 2000
 | title = Quantum Physics of Matter: The Physical World
 | url = http://books.google.com/books?id=F0JmHRkJHiUC&pg=PA43
 | pages = 43, 71–78
 | publisher = [[انتشارات سی‌آرسی|CRC Press]]
 | isbn = 0-7503-0721-8
}}</ref>

وقتی مواد تا دماهای پایین‌تر از [[نقطه بحرانی (ترمودینامیک)|دمای بحرانی]] سرد شوند، دچار تغییر فازی می‌شوند که طی آن تمامی مقاومت خود در برابر جریان الکتریکی را از دست می‌دهند. به این فرایند [[ابررسانایی]] گفته می‌شود. در [[نظریه بی‌سی‌اس]]، این رفتار توسط جفت‌الکترون‌هایی که وارد بک حالت کوانتومی به نام [[چگالش بوز-اینشتین]] می‌شوند، مدل می‌شود. این جفت‌های کوپر، از طریق ارتعاشات شبکه‌ای به نام فونون، حرکتشان را به ماده نزدیکشان مرتبط می‌سازند و بدین ترتیب از برخوردشان با اتم‌ها که منشاء معمول مقاومت الکتریکی است، جلوگیری می‌کنند.<ref>{{cite web
 | author = Staff
 | year = 2008
 | title = The Nobel Prize in Physics 1972
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1972/
 | publisher = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-10-13
}}</ref>
(جفت‌های کوپر شعاعی تقریباً برابر با ۱۰۰ نانومتر دارند، بنابراین می‌توانند یکدیگر را همپوشانی کنند)<ref>{{cite journal
 | last = Kadin | first = A.M.
 | title = Spatial Structure of the Cooper Pair
 | journal = [[Journal of Superconductivity and Novel Magnetism]]
 | year = 2007
 | volume = 20 | issue = 4 | pages = 285–292
 | arxiv = cond-mat/0510279
| doi =10.1007/s10948-006-0198-z
}}</ref>
هرچند سازوکار عملکرد [[ابررساناهای نامتعارف|ابررساناهای دماهای بالا]] هنوز مشخص نیست.

الکترون‌های درون جامدات رسانا که خود در واقع شبه‌ذره هستند، وقتی در دماهای نزدیک به [[صفر مطلق]] بسیار فشرده شوند، به‌گونه‌ای رفتار می‌کنند که گویا خود به سه شبه‌ذره دیگر تقسیم شده‌اند: [[اسپینون]]، [[اوربیتون]] و [[هولون]]<ref>{{cite web
 | date = July 31, 2009
 | url = http://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090730141607.htm
 | title = Discovery About Behavior Of Building Block Of Nature Could Lead To Computer Revolution
 | work = [[ساینس دیلی|ScienceDaily]]
 | accessdate = 2009-08-01
}}</ref><ref>{{cite journal
 | last = Jompol | first = Y.
 | year = 2009
 | title = Probing Spin-Charge Separation in a Tomonaga-Luttinger Liquid
 | url = http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5940/597
 | journal = [[ساینس|Science]]
 | volume = 325 | issue = 5940 | pages = 597–601
 | doi =10.1126/science.1171769
 | pmid =19644117
|bibcode = 2009Sci...325..597J |arxiv = 1002.2782 |display-authors=etal}}</ref>
اولی حامل اسپین و گشتاور مغناطیسی است، دومی حامل مکان اوربیتالش و آخری حامل بار الکتریکی است.

=== حرکت و انرژی ===
بنا بر [[نظریه نسبیت]] خاص اینشتین، وقتی سرعت الکترون به سرعت نور نزدیک می‌شود، از دید یک ناظر، [[جرم در نسبیت خاص|جرم نسبیتی]] آن افزایش می‌یابد و در نتیجه شتاب دادن به آن از درون [[چارچوب مرجع]] ناظر، دشوارتر و دشوارتر می‌شود. سرعت الکترون می‌تواند به سرعت نور در خلاء (''c'') نزدیک شود اما هرگز به آن نمی‌رسد. هرچند وقتی الکترون‌های نسبیتی (یعنی الکترون‌هایی که با سرعتی نزدیک به نور حرکت می‌کنند) به درون یک رسانه دی‌الکتریک (مانند آب) تزریق شوند که در آن سرعت نور بسیار کمتر از ''c'' است، الکترون‌ها در آن رسانه موقتاً سریع‌تر از نور حرکت خواهند کرد. در حین برهم‌کنش با رسانه، نور کم‌سویی تولید می‌کنند که [[تابش چرنکوف]] نام دارد.<ref>{{cite web
 | author = Staff
 | year = 2008
 | title = The Nobel Prize in Physics 1958, for the discovery and the interpretation of the Cherenkov effect
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1958/
 | publisher = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-09-25
}}</ref>

[[پرونده:Lorentz factor.svg|بندانگشتی|چپ|alt=The plot starts at zero and curves sharply upward toward the right|فاکتور لورنتز به عنوان تابعی از سرعت. با مقدار یک آغاز می‌شود و همچنانکه ''v'' به ''c'' نزدیک می‌شود به بی‌نهایت میل می‌کند.]]
آثار نسبیت خاص برپایه کمیتی به نام فاکتور لورنتز بنا شده‌اند که به شکل <math>\scriptstyle\gamma=1/ \sqrt{ 1-{v^2}/{c^2} }</math> تعریف می‌شود و ''v'' سرعت ذره است. انرژی جنبشی ''K''<sub>e</sub> الکترونی که با سرعت ''v'' حرکت می‌کند برابر است با:
:<math>\displaystyle K_{\mathrm{e}} = (\gamma - 1)m_{\mathrm{e}} c^2,</math>
که در آن ''m''<sub>e</sub> جرم الکترون است. [[آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده اسلاک|شتاب‌دهنده خطی استانفورد]] قادر است به الکترون تا تقریباً ۵۱ گیگاالکترون‌ولت [[شتاب]] دهد.<ref>{{cite web
 | author = Staff
 | date = August 26, 2008
 | url = http://www2.slac.stanford.edu/vvc/theory/relativity.html
 | title = Special Relativity
 | publisher = [[آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده اسلاک|Stanford Linear Accelerator Center]]
 | accessdate = 2008-09-25
 | archive-date = ۲۸ اوت ۲۰۰۸
 | archive-url = https://web.archive.org/web/20080828113927/http://www2.slac.stanford.edu/VVC/theory/relativity.html
 | url-status = dead
 }}</ref>
از آنجا که الکترون رفتار موجی دارد، یک [[موج مادی|طول موج دوبروی]] به آن نسبت داده می‌شود. این طول موج از رابطه ''λ''<sub>e</sub>&nbsp;=&nbsp;''h''/''p'' به‌دست می‌آید که ''h'' ثابت پلانک و ''p'' تکانه است.<ref name="de_broglie"/> برای ۵۱ گیگا الکترون‌ولت ذکرشده، طول موج در حدود {{val|۲٫۴|e=-۱۷|u=m}} خواهد بود که به اندازه کافی کوچک هست که بتواند در اکتشاف ساختارهای بسیار کوچکتر از اندازه هسته اتم سودمند باشد.<ref>{{cite book
 | last = Adams | first = S.
 | year = 2000
 | title = Frontiers: Twentieth Century Physics
 | url = http://books.google.com/?id=yIsMaQblCisC&pg=PA215
 | page = 215
 | publisher = [[انتشارات سی‌آرسی|CRC Press]]
 | isbn = 0-7484-0840-1
}}</ref>

== شکل‌گیری ==
[[پرونده:Pairproduction.png|چپ|بندانگشتی|alt=A photon strikes the nucleus from the left, with the resulting electron and positron moving off to the right|[[جفت‌سازی]] ناشی از برخورد یک فوتون با یک هسته اتمی]]

نظریه [[مه‌بانگ]] پذیرفته‌شده‌ترین نظریه علمی برای توضیح مراحل اولیه در تکامل [[گیتی|جهان]] است.<ref>{{cite book
 | last = Lurquin | first = P.F.
 | year = 2003
 | title = The Origins of Life and the Universe
 | url = https://archive.org/details/originslifeunive00lurq_391 | page = [https://archive.org/details/originslifeunive00lurq_391/page/n13 2]
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه کلمبیا|Columbia University Press]]
 | isbn = 0-231-12655-7
}}</ref>
در نخستین میلی‌ثانیه پس از مه‌بانگ، دماها بیشتر از ۱۰ میلیارد درجه [[کلوین]] بودند و میانگین انرژی فوتون‌ها بیش از یک میلیون [[الکترون‌ولت]] بود. این فوتون‌ها به اندازه کافی پرانرژی بودند که بتوانند با یکدیگر واکنش دهند و جفت‌های الکترون و پوزیترون را به‌وجود آورند و به همین شکل جفت‌های پوزیترون-الکترون یکدیگر را نابود کرده و فوتون‌های پرانرژی منتشر می‌کنند:
{{آغاز چپ‌چین}}
: {{SubatomicParticle|photon|link=yes}} + {{SubatomicParticle|photon}} ↔ {{SubatomicParticle|positron|link=yes}} + {{SubatomicParticle|electron}}
{{پایان چپ‌چین}}
در این مرحله از تکامل جهان بین الکترون‌ها و پوزیترون‌ها و فوتون‌ها تعادلی وجود داشت؛ اما پس از ۱۵ ثانیه دمای جهان پایینتر از حدی بود که شکل‌گیری الکترون-پوزیترون بتواند رخ دهد. بیشتر الکترون‌ها و پوزیترون‌های باقی‌مانده همدیگر را نابود کردند و باعث [[تابش پرتوی|تابش پرتو]] گامایی شدند که جهان را مجدداً اندکی گرم‌تر کرد.<ref>{{cite book
 | last = Silk | first = J.
 | year = 2000
 | title = The Big Bang: The Creation and Evolution of the Universe
 | edition = 3rd
 | pages = 110–112, 134–137
 | publisher = [[مکمیلن|Macmillan]]
 | isbn = 0-8050-7256-X
}}</ref>

به دلایلی که هنوز نامشخص است در حین فرایند [[لپتون‌زایی]] شمار الکترون‌ها نسبت به پوزیترون‌ها اندکی فزونی یافت.<ref>{{cite journal
 | last = Christianto
 | first = V.
 | year = 2007
 | title = Thirty Unsolved Problems in the Physics of Elementary Particles
 | url = http://www.ptep-online.com/index_files/2007/PP-11-16.PDF
 | journal = [[Progress in Physics]]
 | volume = 4
 | pages = 112–114
 | doi = 
 | access-date = ۱۳ اکتبر ۲۰۱۵
 | archive-url = https://web.archive.org/web/20080910175108/http://www.ptep-online.com/index_files/2007/PP-11-16.PDF
 | archive-date = ۱۰ سپتامبر ۲۰۰۸
 | dead-url = yes
 }}</ref>
در نتیجه در حدود یک الکترون از هر یک میلیارد الکترون از فرایند نابودسازی نجات یافت. این مقدار اضافی با مقدار پروتون‌های اضافی نسبت به پادپروتون‌ها در شرایطی به نام [[عدم تقارن باریون]] برابر بود و در نتیجه بار خالص جهان صفر بود.<ref>{{cite journal
 | last = Kolb | first = E.W.
 | year = 1980
 | title = The Development of Baryon Asymmetry in the Early Universe
 | journal = [[Physics Letters B]]
 | volume = 91 | issue = 2 | pages = 217–221
 | doi =10.1016/0370-2693(80)90435-9
|bibcode = 1980PhLB...91..217K
 | last2 = Wolfram
 | first2 = Stephen}}</ref><ref>{{cite web
 | last = Sather | first = E.
 | date = Spring–Summer 1996
 | title = The Mystery of Matter Asymmetry
 | url = http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/26/1/26-1-sather.pdf
 | work = [[Beam Line]]
 | publisher = [[دانشگاه استنفورد|University of Stanford]]
 | accessdate = 2008-11-01
}}</ref>
پروتون‌ها و نوترون‌های باقی‌مانده، در فرایندی به نام [[سنتز هسته‌ای|هسته‌زایی]] (سنتز هسته‌ای) شروع به واکنش با یکدیگر و تشکیل ایزوتوپ‌های هلیم و هیدروژن و مقادیر اندکی لیتیم نمودند. این فرایند پس از حدود ۵ دقیقه به اوج رسید.<ref>{{cite arXiv
 | last1 = Burles | first1 = S.
 | last2 = Nollett | first2 = K.M.
 | last3 = Turner | first3 = M.S.
 | year = 1999
 | title = Big-Bang Nucleosynthesis: Linking Inner Space and Outer Space
 |eprint=astro-ph/9903300
}}</ref>
همه نوترون‌های باقی‌مانده‌ای دچار واپاشی بتای منفی با نیمه عمر ۱۰۰۰ ثانیه شدند و طی این فرایند هرکدام یک پروتون و یک الکترون آزاد کردند:
{{آغاز چپ‌چین}}
:{{SubatomicParticle|Neutron|link=yes}} → {{SubatomicParticle|Proton|link=yes}} + {{SubatomicParticle|Electron}} + {{SubatomicParticle|Electron antineutrino|link=yes}}
{{پایان چپ‌چین}}

تا ۳۰۰۰۰۰–۴۰۰۰۰۰ سال بعدی، الکترون‌های اضافی پرانرژی‌تر از آن بودند که در بند هسته‌های اتمی بیفتند.<ref>{{cite journal
 | last = Boesgaard | first = A.M.
 | last2 = Steigman | first2 = G.
 | year = 1985
 | title = Big bang nucleosynthesis&nbsp;– Theories and observations
 | journal = [[Annual Review of Astronomy and Astrophysics]]
 | volume = 23 | issue = 2 | pages = 319–378
 | bibcode =1985ARA&A..23..319B
 | doi =10.1146/annurev.aa.23.090185.001535
}}</ref>
در پی آن دوره‌ای به نام ''دوره بازترکیب'' آغاز شد که طی آن اتم‌های خنثی شکل گرفتند و [[گیتی|جهان]] [[انبساط جهان|در حال انبساط]] نسبت به تابش شفاف شد.<ref name="science5789">{{cite journal
 | last = Barkana | first = R.
 | year = 2006
 | title = The First Stars in the Universe and Cosmic Reionization
 | url = http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/313/5789/931
 | journal = [[ساینس|Science]]
 | volume = 313 | issue = 5789 | pages = 931–934
 | doi =10.1126/science.1125644
 | pmid =16917052
|arxiv = astro-ph/0608450 |bibcode = 2006Sci...313..931B}}</ref>

تقریباً یک میلیون سال پس از مه‌بانگ، نخستین نسل از [[ستاره]]‌ها شروع به شکل گرفتن نمودند.<ref name="science5789"/> در درون ستاره‌ها، [[هسته‌زایی ستاره‌ای]] منجر به تولید پوزیترون‌ها از [[همجوشی]] هسته‌های اتمی می‌شود. این ذرات پادماده بلافاصله توسط الکترون‌ها نابود می‌شوند و [[پرتو گاما]] آزاد می‌کنند. نتیجه نهایی این فرایند یک کاهش پایدار در شمار الکترون‌ها و به همان میزان افزایش تعداد نوترون‌هاست، اما فرایند [[تکامل ستارگان]] ممکن است منجر به سنتز ایزوتوپ‌های رادیواکتیو شود. ایزوتوپ‌های انتخاب شده ممکن است دچار واپاشی بتای منفی شوند و یک الکترون و یک پادنوترینو از هسته منتشر کنند.<ref>{{cite journal
 | last = Burbidge | first = E.M.
 | year = 1957
 | title = Synthesis of Elements in Stars
 | journal = [[Reviews of Modern Physics]]
 | volume = 29 | issue = 4 | pages = 548–647
 | doi =10.1103/RevModPhys.29.547
| bibcode=1957RvMP...29..547B
|display-authors=etal}}</ref>
مثلاً ایزوتوپ کبالت-۶۰ (<sup>60</sup>Co) واپاشی می‌شود و به [[ایزوتوپ‌های نیکل|نیکل-۶۰]] ({{SimpleNuclide2|Nickel|60}}) تبدیل می‌شود.<ref>{{cite journal
 | last = Rodberg | first = L.S.
 | last2 = Weisskopf | first2 = V.
 | year = 1957
 | title = Fall of Parity: Recent Discoveries Related to Symmetry of Laws of Nature
 | journal = [[ساینس|Science]]
 | volume = 125 | issue = 3249 | pages = 627–633
 | doi =10.1126/science.125.3249.627
 | pmid =17810563
|bibcode = 1957Sci...125..627R}}</ref>

[[پرونده:AirShower.svg|چپ|بندانگشتی|280px|alt=A branching tree representing the particle production|یک دوش هوای گسترده که در نتیجه یورش یک [[پرتو کیهانی]] پرانرژی به جو زمین ایجاد شده‌است.]]
ستاره‌ای که جرمی بیش از ۲۰ [[جرم خورشیدی]] داشته‌باشد، در پایان دوران عمرش ممکن است دچار [[رمبش گرانشی]] شود و [[سیاه‌چاله]] تشکیل دهد.<ref>{{cite journal
 | last = Fryer | first = C.L.
 | year = 1999
 | title = Mass Limits For Black Hole Formation
 | journal = [[ژورنال اخترفیزیکی|The Astrophysical Journal]]
 | volume = 522 | issue = 1 | pages = 413–418
 | bibcode = 1999ApJ...522..413F
 | doi =10.1086/307647
|arxiv = astro-ph/9902315}}</ref>
طبق [[فیزیک کلاسیک]] این اجسام پرجرم ستاره‌ای نیروی جاذبه گرانشی اعمال می‌کنند که آنقدر قدرتمند است که هیچ چیز حتی [[تابش الکترومغناطیسی]] یارای گریختن ار [[شعاع شوارتزشیلد]] را ندارد. اما در فیزیک کوانتومی گمان می‌رود که آثار مکانیک کوانتومی این پتانسیل را دارند که اجازه بدهند [[تابش هاوکینگ]] از ان منتشر شود. چنین تصور می‌شود که در [[افق رویداد]] این [[ستاره فشرده|بقایای ستاره‌ای]] الکترون (و پوزیترون) تولید می‌شود.

وقتی جفت‌های [[ذرات مجازی]] (مثلاً الکترون و پروتون) در درون افق رویداد به‌وجود می‌آیند، توزیع فضایی تصادفی این ذرات ممکن است سبب شود که یکی از آن‌ها در خارج از افق رویداد به‌وجود آید. این فرایند را [[تونل‌زنی کوانتومی]] می‌گویند، سپس پتانسیل گرانشی این سیاه‌چاله ممکن است انرژی لازم برای تبدیل این ذره مجازی به ذره حقیقی را فراهم کند و باعث تابش آن در فضا شود.<ref>{{cite journal
 | last = Parikh | first = M.K.
 | last2 = Wilczek | first2 = F.
 | year = 2000
 | title = Hawking Radiation As Tunneling
 | journal = [[فیزیکال ریویو لترز|Physical Review Letters]]
 | volume = 85 | issue = 24 | pages = 5042–5045
 | doi =10.1103/PhysRevLett.85.5042
 | pmid =11102182 | bibcode=2000PhRvL..85.5042P
|arxiv = hep-th/9907001}}</ref>
در عوض، عضو دیگر این جفت انرژی منفی دریافت می‌کند که باعث کاهش جرم-انرژی سیاه‌چاله می‌شود. با کاهش جرم سرعت تابش هاوکینگ بیشتر می‌شود و باعث تبخیر سیاه‌چاله می‌شود تا سرانجام منفجر شود.<ref>{{cite journal
 | last = Hawking | first = S.W.
 | year = 1974
 | title = Black hole explosions?
 | journal = [[نیچر|Nature]]
 | volume = 248 | pages = 30–31
 | doi =10.1038/248030a0
|bibcode = 1974Natur.248...30H
 | issue=5443}}</ref>

[[پرتوهای کیهانی]] ذراتی هستند که با انرژی بالا در فضا حرکت می‌کنند. رویدادهای انرژی به بزرگی {{val|۳٫۰|e=۲۰|u=eV}} ثبت شده‌است.<ref>{{cite journal
 | last = Halzen | first = F.
 | last2 = Hooper | first2 = D.
 | year = 2002
 | title = High-energy neutrino astronomy: the cosmic ray connection
 | journal = [[Reports on Progress in Physics]]
 | volume = 66 | pages = 1025–1078
 | bibcode = 2002astro.ph..4527H
 | doi =10.1088/0034-4885/65/7/201
|arxiv = astro-ph/0204527
 | issue = 7}}</ref>
وقتی این ذرات با [[نوکلئون]]های [[جو زمین]] برخورد می‌کنند، دوشی از ذرات از جمله [[پیون]]ها تشکیل می‌شود. بیش از نیمی از پرتوهای کیهانی مشاهده‌شده از زمین از [[میون]]ها تشکیل می‌شود. میون یکی از اعضای خانواده [[لپتون]]هاست که در اتمسفر بالایی بر اثر واپاشی پیون‌ها به وجود می‌آید.
{{آغاز چپ‌چین}}
:{{SubatomicParticle|Pion-|link=yes}} → {{SubatomicParticle|Muon|link=yes}} + {{SubatomicParticle|Muon antineutrino|link=yes}}
{{پایان چپ‌چین}}
میون نیز به نوبه خود می‌تواند به یک الکترون یا پوزیترون واپاشی شود.<ref>{{cite news
 | last = Sutton | first = C.
 | date = August 4, 1990
 | title = Muons, pions and other strange particles
 | url = http://www.newscientist.com/article/mg12717284.700-muons-pions-and-other-strange-particles-.html
 | work = [[نیو ساینتیست|New Scientist]]
 | accessdate = 2008-08-28
}}</ref>
{{آغاز چپ‌چین}}
:{{SubatomicParticle|Muon}} → {{SubatomicParticle|Electron}} + {{SubatomicParticle|Electron antineutrino|link=yes}} + {{SubatomicParticle|Muon neutrino|link=yes}}
{{پایان چپ‌چین}}

== مشاهده ==
[[پرونده:Aurore australe - Aurora australis.jpg|چپ|بندانگشتی|alt=A swirling green glow in the night sky above snow-covered ground| پدیده [[شفق قطبی]] که عمدتاً توسط الکترون‌های پرانرژی که در درون [[جو زمین]] رسوب می‌کنند، به‌وجود می‌آید<ref>{{cite news
 | last = Wolpert
 | first = S.
 | date = July 24, 2008
 | title = Scientists solve 30-year-old aurora borealis mystery
 | url = http://www.universityofcalifornia.edu/news/article/18277
 | publisher = [[دانشگاه کالیفرنیا|University of California]]
 | accessdate = 2008-10-11
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20080817094058/http://www.universityofcalifornia.edu/news/article/18277
 | archivedate = ۱۷ اوت ۲۰۰۸
 | dead-url = yes
 }}</ref>]]
مشاهدات از راه دور الکترون‌ها نیازمند آشکارسازی انرژی تابشی آنهاست. مثلاً در محیط‌های پرانرژی مانند [[تاج خورشیدی]] یک ستاره الکترون‌های آزاد تشکیل پلاسمایی می‌دهند که [[تابش ترمزی]] منتشر می‌کند. گاز الکترون ممکن است دچار [[نوسان پلاسما]] شود. نوسان پلاسما به موج‌هایی گفته می‌شود که بر اثر تغیرات هم‌زمان در چگالی الکترون‌ها پدید می‌آیند و این‌ها تولید انرژی می‌کنند که توسط [[رادیوتلسکوپ]]ها قابل ردیابی اسنت.<ref>{{cite journal
 | last = Gurnett | first = D.A.
 | last2 = Anderson | first2 = R.
 | year = 1976
 | title = Electron Plasma Oscillations Associated with Type III Radio Bursts
 | journal = [[ساینس|Science]]
 | volume = 194 | issue = 4270 | pages = 1159–1162
 | doi =10.1126/science.194.4270.1159
 | pmid =17790910
|bibcode = 1976Sci...194.1159G}}</ref>

بسامد یک فوتون متناسب با انرژی آن است. وقتی که یک الکترون مقید بین سطوح مختلف انرژی در اتم انتقال می‌یابد، فوتون‌های با بسامد مشخصی را جذب یا نشر می‌کنند. مثلاً وقتی اتم‌ها تحت تابش از سوی منبعی با طیف گسترده قرار گیرند، [[خط طیف نوری|خطوط جذبی]] متمایزی در طیف تابش منتقل‌شده پدیدار می‌شوند. هر عنصر یا مولکولی مجموعه مشخصی از خطوط طیفی خاص خود را دارد؛ مثلاً [[خطوط طیفی هیدروژن]]. اندازه‌گیری‌های [[طیف‌بینی]] قدرت و پهنای این خطوط، این امکان را فراهم می‌آورد که ترکیب و ویژگی‌های فیزیکی یک ماده را تعیین نمود.<ref>{{cite web
 | last = Martin | first = W.C.
 | last2 = Wiese | first2 = W.L.
 | year = 2007
 | title = Atomic Spectroscopy: A Compendium of Basic Ideas, Notation, Data, and Formulas
 | url = http://physics.nist.gov/Pubs/AtSpec/
 | publisher = [[مؤسسه ملی فناوری و استانداردها|National Institute of Standards and Technology]]
 | accessdate = 2007-01-08
}}</ref><ref>{{cite book
 | last = Fowles | first = G.R.
 | year = 1989
 | title = Introduction to Modern Optics
 | url = http://books.google.com/?id=SL1n9TuJ5YMC&pg=PA227
 | pages = 227–233
 | publisher = [[Courier Dover]]
 | isbn = 0-486-65957-7
}}</ref>

در شرایط آزمایشگاهی، برهم‌کنش‌های الکترون‌های منفرد را می‌توان با استفاده از [[آشکارساز ذرات|آشکارسازهای ذرات]] مشاهده نمود، که امکان اندازه‌گیری ویژگی‌های خاصی مانند انرژی، اسپین و بار را فراهم می‌کند.<ref name="grupen"/> با پیدایش روش‌هایی مانند [[دام یون چهارقطبی|دام پل]] یا دام [[دام پنینگ|پنینگ]] می‌توان درات باردار را در فضای کوچکی برای مدتی طولانی نگاه داشت. این کار امکان اندازه‌گیری دقیق ویژگی‌های ذره را فراهم می‌کند.<ref name="nobel1989">{{cite web
 | author = Staff
 | year = 2008
 | title = The Nobel Prize in Physics 1989
 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1989/illpres/
 | publisher = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-09-24
}}</ref>
مثلاً در یک نمونه، با استفاده از دام پنینگ، یک الکترون به مدت ده ماه در محفظه‌ای دربرگرفته شد.<ref name="nobel1989"/> گشتاور مغناطیسی الکترون در این تلاش، تا ۱۱ رقم دقت تعیین شد که در سال ۱۹۸۰ دقیق‌ترین مقدار در بین مقادیر ثابت‌های فیزیکی به‌شمار می‌آمد.<ref>{{cite journal
 | last = Ekstrom | first = P.
 | year = 1980
 | title = The isolated Electron
 | url = http://tf.nist.gov/general/pdf/166.pdf
 | journal = [[ساینتیفیک آمریکن|Scientific American]]
 | volume = 243 | issue = 2 | pages = 91–101
 | accessdate = 2008-09-24
 | doi = 10.1038/scientificamerican0880-104
 | last2 = Wineland
 | first2 = David
}}</ref>

نخستین تصاویر ویدئویی از توزیع انرژی یک الکترون در فوریه ۲۰۰۸، توسط تیمی در [[دانشگاه لوند]] سوئد گرفته شد. دانشمندان از فلاش‌های بسیار کوتاه‌مدت نور که به پالس‌های اتوثانیه‌ای مشهورند استفاده کردند که اجازه مشاهده حرکت الکترون را برای نخستین بار ممکن ساخت.<ref>{{cite web
 | last = Mauritsson | first = J.
 | title = Electron filmed for the first time ever
 | url = http://www.atto.fysik.lth.se/video/pressrelen.pdf
 | publisher = [[دانشگاه لوند]]
 | accessdate = 2008-09-17
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20090325194101/http://www.atto.fysik.lth.se/video/pressrelen.pdf
 | archivedate = March 25, 2009
}}</ref><ref name=Mauritsson>{{cite journal
 | last = Mauritsson | first = J.
 | year = 2008
 | title = Coherent Electron Scattering Captured by an Attosecond Quantum Stroboscope
 | url = https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.100.073003
 | journal = [[فیزیکال ریویو لترز|Physical Review Letters]]
 | volume = 100 | page = 073003
 | doi =10.1103/PhysRevLett.100.073003
| bibcode=2008PhRvL.100g3003M
 | pmid=18352546
 | issue = 7
|arxiv = 0708.1060|display-authors=etal}}</ref>

توزیع الکترون در مواد جامد را می‌توان با استفاده از روش طیف‌نگاری ای‌آرپی‌ئی‌اس (ARPES) تصویر نمود. این تکنیک از اثر فوتوالکتریک بهره می‌برد تا [[شبکه دوجانبه|فضای دوجانبه]] را اندازه بگیرد. با استفاده از ای‌آرپی‌ئی‌اس می‌توان جهت، سرعت و پراکندگی الکترون را در درون مواد تعیین نمود.<ref>{{cite journal
 | last = Damascelli | first = A.
 | year = 2004
 | title = Probing the Electronic Structure of Complex Systems by ARPES
 | journal = [[Physica Scripta]]
 | volume = T109 | pages = 61–74
 | doi =10.1238/Physica.Topical.109a00061
|arxiv = cond-mat/0307085 |bibcode = 2004PhST..109...61D}}</ref>

== کاربردها ==
=== پرتوهای ذره‌ای ===
[[پرونده:Nasa Shuttle Test Using Electron Beam full.jpg|راست|بندانگشتی|alt=A violet beam from above produces a blue glow about a Space shuttle model|در حین آزمایش [[تونل باد]] [[ناسا]]، مدلی از [[شاتل فضایی]] هدف پرتوهای الکترونی قرار می‌گیرد که اثر گازهای [[یونش|یونیزه‌کننده]] در هنگام [[ورود به جو|ورود دوباره به جو]] را شبیه‌سازی می‌کنند.<ref>{{cite web
 | author = Staff
 | date = April 4, 1975
 | title = Image # L-1975-02972
 | url = http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2000-003012.html
 | publisher = [[مرکز پژوهشی لانگلی|Langley Research Center]], [[ناسا|NASA]]
 | accessdate = 2008-09-20
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20081207041522/http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2000-003012.html
 | archivedate = ۷ دسامبر ۲۰۰۸
 | dead-url = yes
 }}</ref>]]

از [[پرتو کاتدی|پرتوهای الکترونی]] در نوعی [[جوشکاری]] با نام [[جوشکاری با تشعشعات الکترونی]] استفاده می‌شود.<ref>{{cite web
 | last = Elmer
 | first = J.
 | date = March 3, 2008
 | title = Standardizing the Art of Electron-Beam Welding
 | url = https://www.llnl.gov/str/MarApr08/elmer.html
 | publisher = [[آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور|Lawrence Livermore National Laboratory]]
 | accessdate = 2008-10-16
 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20080920142328/https://www.llnl.gov/str/MarApr08/elmer.html
 | archivedate = ۲۰ سپتامبر ۲۰۰۸
 | dead-url = yes
 }}</ref>
با این پرتوها می‌توان چگالی بالایی از انرژی تا {{val|e=7|u=W·cm<sup>−2</sup>}} را در نوار باریکی به قطر {{nowrap|۱٫۱–۱٫۳ mm}} متمرکز نمود و معمولاً نیازی به ماده پرکننده نیز ندارند. این شیوه جوشکاری باید در خلاء انجام شود تا از برهم‌کنش میان الکترون‌ها و مولکول‌های گازها پیش از رسیدن به هدف جلوگیری شود و می‌توان از آن برای جوش دادن مواد رسانایی استفاده نمود که بدون این روش، مواد مناسبی برای جوشکاری نیستند.<ref>{{cite book
 | last = Schultz | first = H.
 | year = 1993
 | title = Electron Beam Welding
 | url = http://books.google.com/?id=I0xMo28DwcIC&pg=PA2
 | pages = 2–3
 | publisher = [[Woodhead Publishing]]
 | isbn = 1-85573-050-2
}}</ref><ref>{{cite book
 | last = Benedict | first = G.F.
 | year = 1987
 | title = Nontraditional Manufacturing Processes
 | url = http://books.google.com/?id=xdmNVSio8jUC&pg=PA273
 | series = Manufacturing engineering and materials processing
 | volume = 19 | page = 273
 | publisher = [[انتشارات سی‌آرسی|CRC Press]]
 | isbn = 0-8247-7352-7
}}</ref>

[[طرح نگار الکترونی|طرح نگاری الکترونی]] (EBL) نام روشی برای قلم‌زنی [[نیم‌رسانا]]ها (نیمه‌هادی‌ها) در دقتهایی در مقیاس‌های کوچکتر از یک [[میکرومتر (یکا)|میکرومتر]] است.<ref>{{cite conference
 | last = Ozdemir | first = F.S.
 | date = June 25–27, 1979
 | title = Electron beam lithography
 | url = http://portal.acm.org/citation.cfm?id=800292.811744
 | work = Proceedings of the 16th Conference on Design automation
 | pages = 383–391
 | publisher = [[مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک|IEEE Press]]
 | location = San Diego, CA, USA
 | accessdate = 2008-10-16
}}</ref>
محدودیت‌های این تکنیک هزینه بالا، کند بودن، نیاز به خلاء برای کار کردن و تمایل الکترون‌ها به پراکندگی در جامدات است. مشکل آخری دقت را به ۱۰ نانومتر محدود می‌کند، به همین دلیل از روش EBL بیشتر برای تولید برخی از [[مدار مجتمع|مدارهای مجتمع]] ویژه در تعداد اندک استفاده می‌شود.<ref>{{cite book
 | last = Madou | first = M.J.
 | year = 2002
 | edition = 2nd
 | title = Fundamentals of Microfabrication: the Science of Miniaturization
 | url = http://books.google.com/?id=9bk3gJeQKBYC&pg=PA53
 | pages = 53–54
 | publisher = [[انتشارات سی‌آرسی|CRC Press]]
 | isbn = 0-8493-0826-7
}}</ref>

از روش [[پردازش پرتو الکترونی]] برای پرتوافکنی به مواد جهت تغییر ویژگی‌های فیزیکی یا [[استریلیزه]] کردن محصولات غذایی و پزشکی استفاده می‌شود.<ref>{{cite conference
 | last = Jongen | first = Y.
 | last2 = Herer | first2 = A.
 | date = May 2–5, 1996
 | title = Electron Beam Scanning in Industrial Applications
 | work =APS/AAPT Joint Meeting
 | publisher = [[انجمن فیزیک آمریکا|American Physical Society]]
 | bibcode =1996APS..MAY.H9902J
}}</ref>
پرتوهای الکترونی در تابش‌های شدید باعث شاره‌ای شدن یا شبه ذوب شیشه، بدون افزایش قابل توجهی در دمای آن می‌شوند: مثلاً تابش شدید الکترون باعث مرتبه بزرگی کاهش در [[ویسکوزیته]] و کاهش [[انرژی فعال‌سازی]] آن می‌شود.<ref>Mobus G. et al. (2010). Journal of Nuclear Materials, v. 396, 264–271, doi:10.1016/j.jnucmat.2009.11.020</ref>

در [[پرتودرمانی]]، از [[شتاب‌دهنده ذره‌ای خطی|شتاب‌دهنده‌های خطی ذرات]] برای تولید پرتوهای الکترونی در درمان تومورهای سطحی استفاده می‌شود. با [[الکترون درمانی]] می‌توان بیماری‌های پوستی مانند [[سرطان سلول پایه‌ای]] را درمان نمود زیرا الکترون پیش از جذب شدن تنها تا عمق محدودی (معمولاً برای الکترون‌هایی با انرژی ۵–۲۰ مگاالکترون‌ولت، تا عمق ۵ سانتی‌متر) می‌تواند نفوذ کند. از پرتو الکترون می‌توان برای تکمیل درمان در نواحی که مورد تابش [[پرتو ایکس]] قرارگرفته‌اند استفاده نمود.<ref>{{cite journal
 | last = Beddar | first = A.S.
 | title = Mobile linear accelerators for intraoperative radiation therapy
 | journal = [[ای‌اورن ژورنال|AORN Journal]]
 | year = 2001
 | volume = 74 | page = 700
 | doi =10.1016/S0001-2092(06)61769-9
 | issue = 5
 | last2 = Domanovic
 | first2 = Mary Ann
 | last3 = Kubu
 | first3 = Mary Lou
 | last4 = Ellis
 | first4 = Rod J.
 | last5 = Sibata
 | first5 = Claudio H.
 | last6 = Kinsella
 | first6 = Timothy J.
}}</ref><ref>{{cite web
 | last = Gazda | first = M.J.
 | last2 = Coia | first2 = L.R.
 | date = June 1, 2007
 | title = Principles of Radiation Therapy
 | url = http://www.thymic.org/uploads/reference_sub/02radtherapy.pdf
 | accessdate = 2013-10-31
}}</ref>

[[شتاب‌دهنده ذره‌ای|شتاب‌دهنده‌های ذرات]] از میدان‌های الکتریکی برای راندن الکترون‌ها و پادذرات‌شان در انرژی‌های بالا استفاده می‌کنند. این ذرات در هنگام گذر از میدان‌های مغناطیسی تابش [[سینکروترون]] منتشر می‌کنند. وابستگی شدت این تابش به اسپین، باعث قطبش پرتو الکترونی می‌شود (فرایندی که با نام [[اثر اسکولوف-ترنوف]] شناخته می‌شود).{{refn|The polarization of an electron beam means that the spins of all electrons point into one direction. In other words, the projections of the spins of all electrons onto their momentum vector have the same sign.|group=note}}
پرتوهای الکترونی تابیده‌شده می‌تواند در آزمایش‌های مختلفی سودمند واقع شود. تابش سینکروترون همچنین می‌تواند باعث سرد شدن پرتوهای الکترونی شود و بدین ترتیب، پخش تکانه میان ذرات را کاهش دهد. وقتی الکترون و پوزیترون طوری شتاب بگیرند که به انرژی مورد نیاز برسند، پرتوهای الکترونی و پوزیترونی با هم برخورد می‌کنند؛ [[آشکارساز ذرات|آشکارسازهای ذرات]] انرژی‌های منتشره ناشی از برخوردها را که موضوع مطالعه [[فیزیک ذرات]] است، مشاهده می‌کنند.<ref>{{cite book
 | last = Chao | first = A.W.
 | last2 = Tigner | first2 = M.
 | year = 1999
 | title = Handbook of Accelerator Physics and Engineering
 | url = http://books.google.com/?id=Z3J4SjftF1YC&pg=PA155
 | publisher = [[World Scientific]]
 | pages = 155, 188
 | isbn = 981-02-3500-3
}}</ref>

=== تصویربرداری ===
[[پراش الکترونی کم‌انرژی]] (LEED) شیوه‌ای برای بمباران یک ماده کریستالی با یک [[نور موازی شده|پرتو الکترونی موازی‌شده]] و سپس مشاهده الگوهای پراکندگی حاصله برای تعیین ساختار ماده است. انرژی مورد نیاز برای الکترون معمولاً در محدوده ۲۰–۲۰۰ الکترون‌ولت است.<ref>{{cite book
 | last = Oura | first = K.
 | year = 2003
 | title = Surface Science: An Introduction
 | url = https://archive.org/details/surfacesciencein00kour | pages = [https://archive.org/details/surfacesciencein00kour/page/n12 1]–45
 | publisher = [[اشپرینگر ساینس+بیزینس مدیا|Springer]]
 | isbn = 3-540-00545-5
|display-authors=etal}}</ref>
تکنیک [[پراش الکترونی پرانرژی بازتابی]] (RHEED) از بازتاب یک پرتو از الکترون‌هایی که از زوایای پایین مختلف پرتاب می‌شوند تا ویژگی‌های سطحی مواد کریستالی را مشخص کند. انرژی پرتو مورد استفاده در این روش معمولاً ۸–۲۰ کیلو الکترون‌ولت و زوایای پرتاب ۱–۴ درجه است.<ref>{{cite book
 | last = Ichimiya | first = A.
 | last2 = Cohen | first2 = P.I.
 | year = 2004
 | title = Reflection High-energy Electron Diffraction
 | url = http://books.google.com/?id=AUVbPerNxTcC&pg=PA1
 | page = 1
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه کمبریج|Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-45373-9
}}</ref><ref>{{cite journal
 | last = Heppell | first = T.A.
 | year = 1967
 | title = A combined low energy and reflection high energy electron diffraction apparatus
 | journal = [[Measurement Science and Technology|Journal of Scientific Instruments]]
 | volume = 44 | pages = 686–688
 | doi =10.1088/0950-7671/44/9/311
|bibcode = 1967JScI...44..686H
 | issue = 9}}</ref>

[[میکروسکوپ الکترونی]] یک پرتو متمرکز را به سوی یک نمونه هدایت می‌کند. در نتیجه برهم‌کنش پرتو با ماده، برخی از الکترون‌ها ویژگی‌هایشان مانند حرکت، جهت، زاویه، فاز نسبی و انرژی تغییر می‌کند. میکروسکوپیست‌ها می‌توانند این تغییرات را ثبت کنند تا تصاویر با دقت اتمی از ماده تولید کنند.<ref>{{cite web
 | last = McMullan | first = D.
 | year = 1993
 | title = Scanning Electron Microscopy: 1928–1965
 | url = http://www-g.eng.cam.ac.uk/125/achievements/mcmullan/mcm.htm
 | publisher = [[دانشگاه کمبریج|University of Cambridge]]
 | accessdate = 2009-03-23
}}</ref>
در نور آبی، دقت میکروسکوپ‌های نوری متعارف به دلیل پراکندگی معمولاً محدود به ۲۰۰ نانومتر است.<ref>{{cite book
 | last = Slayter | first = H.S.
 | year = 1992
 | title = Light and electron microscopy
 | url = http://books.google.com/?id=LlePVS9oq7MC&pg=PA1
 | page = 1
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه کمبریج|Cambridge University Press]]
 | isbn = 0-521-33948-0
}}</ref>
در مقایسه، میکروسکوپ‌های الکترونی محدود به [[طول موج دوبروی]] الکترون هستند. این طول موج مثلاً برای الکترون‌هایی که توسط یک پتانسیل ۱۰۰۰۰۰ ولتی شتاب گرفته‌اند، برابر با ۰٫۰۰۳۷ [[نانومتر]] است.<ref>{{cite book
 | last = Cember | first = H.
 | year = 1996
 | title = Introduction to Health Physics
 | url = http://books.google.com/?id=obcmBZe9es4C&pg=PA42
 | pages = 42–43
 | publisher = [[مک‌گرا-هیل|McGraw-Hill Professional]]
 | isbn = 0-07-105461-8
}}</ref> [[میکروسکوپ انحراف-اصلاح‌شده الکترونی عبوری]] تا دقت ۰٫۰۵ نانومتر را ارائه می‌دهد که برای مشاهده اتم‌ها حتی بیش از حد نیاز است.<ref>{{cite journal
 | last = Erni | first = R.
 | year = 2009
 | title = Atomic-Resolution Imaging with a Sub-50-pm Electron Probe
 | journal = [[فیزیکال ریویو لترز]]
 | volume = 102 | issue = 9 | page = 096101
 | doi =10.1103/PhysRevLett.102.096101
 | pmid = 19392535
| bibcode=2009PhRvL.102i6101E
|display-authors=etal}}</ref>
این ویژگی سبب می‌شود که میکروسکوپ الکترونی وسیله آزمایشگاهی مفیدی برای تصویربرداری با دقت بالا باشد؛ هرجند که میکروسکوپ‌های الکترونی وسایل گرانقیمتی هستند و نگه‌داری آن‌ها پرهزینه است.

دو نوع اصلی از میکروسکوپ‌های الکترونی وجود دارد: [[میکروسکوپ الکترونی عبوری|عبوری]] و [[میکروسکوپ الکترونی روبشی|روبشی]]. میکروسکوپ‌های الکترونی عبوری مانند [[پروژکتور آموزشی]] (اورهد) عمل می‌کنند، بدین صورت که پرتوی از الکترون‌ها را از برشی از ماده عبور می‌دهند و سپس آن را توسط لنزهایی روی [[اسلاید]] عکاسی یا یک [[دستگاه بارجفت‌شده]] تصویر می‌کنند. میکروسکوپ‌های الکترونی روبشی، مانند یک دستگاه تلویزیون، یک پرتو الکترون بسیار متمرکز را در گستره نمونه مورد مطالعه، [[روبش|روبش شطرنجی]] (اسکن) می‌کنند تا تصویر را تولید کنند. بزرگنمایی برای هر دونوع میکروسکوپ در محدوده ۲۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰۰ برابر یا بیشتر تغییر می‌کند. [[میکروسکوپ تونلی روبشی]]، از [[تونل‌زنی کوانتومی]] الکترون‌ها از یک نوک تیز فلزی به نمونه مورد مطالعه استفاده می‌کند تا تصاویری با دقت اتمی از سطح آن تهیه کند.<ref name="bozzola_1999">{{cite book
 | last = Bozzola | first = J.J.
 | last2 = Russell | first2 = L.D.
 | year = 1999
 | title = Electron Microscopy: Principles and Techniques for Biologists
 | url = http://books.google.com/?id=RqSMzR-IXk0C&pg=PA12
 | publisher = [[Jones & Bartlett Learning|Jones & Bartlett Publishers]]
 | pages = 12, 197–199
 | isbn = 0-7637-0192-0
}}</ref><ref>{{cite book
 | last = Flegler | first = S.L.
 | last2 = Heckman Jr. | first2 = J.W.
 | last3 = Klomparens | first3 = K.L.
 | year = 1995
 | title = Scanning and Transmission Electron Microscopy: An Introduction
 | url = https://archive.org/details/scanningtransmis0000fleg_a7x2 | publisher = [[انتشارات دانشگاه آکسفورد|Oxford University Press]]
 | pages = [https://archive.org/details/scanningtransmis0000fleg_a7x2/page/43 43]–45 | edition = Reprint
 | isbn = 0-19-510751-9
}}</ref><ref>{{cite book
 | last = Bozzola | first = J.J.
 | last2 = Russell | first2 = L.D.
 | year = 1999
 | title = Electron Microscopy: Principles and Techniques for Biologists
 | url = http://books.google.com/?id=RqSMzR-IXk0C&pg=PA9
 | publisher = [[Jones & Bartlett Learning|Jones & Bartlett Publishers]]
 | edition = 2nd | page = 9
 | isbn = 0-7637-0192-0
}}</ref>

=== سایر کاربردها ===
در [[لیزر الکترون آزاد]] (FEL) یک [[پرتو الکترون نسبیتی]] از میان یک جفت [[دستگاه نوسان‌ساز]] می‌گذرد که شامل آرایه‌ای از [[آهنربای دوقطبی|آهنرباهای دوقطبی]] هستند که جهت میدان‌هایشان متناوباً تغییر می‌کند. الکترون‌ها تابش [[سینکروترون]] منتشر می‌کنند که به شکل [[همدوسی]] با همان الکترون‌ها برهم‌کنش می‌کند تا میدان تابش را به شدت در [[بسامد]] [[تشدید (فیزیک)|تشدید]] تقویت کنند. لیزر الکترون آزاد می‌تواند یک تابش پرتلالو همدوس الکترومغناطیسی، با دامنه گسترده‌ای از بسامدها، از [[ریزموج]]ها تا [[پرتو ایکس]] منتشر کند. این دستگاه می‌توانند در ارتباطات، تولید و پزشکی کاربردهای مختلفی داشته باشند که از جمله آن‌ها می‌توان به جراحی بافت‌های نرم اشاره نمود.<ref>{{cite book
 | last = Freund | first = H.P.
 | last2 = Antonsen | first2 = T.
 | year = 1996
 | title = Principles of Free-Electron Lasers
 | url = http://books.google.com/?id=73w9tqTgbiIC&pg=PA1
 | pages = 1–30
 | publisher = [[اشپرینگر ساینس+بیزینس مدیا|Springer]]
 | isbn = 0-412-72540-1
}}</ref>

الکترون‌ها نقش بسیار مهمی در [[لامپ پرتوی کاتدی|لامپهای پرتو کاتدی]] که به گستردگی در دستگاه‌های نمایش در تجهیزات آزمایشگاهی، [[نمایشگر|نمایشگرهای رایانه‌ها]] و [[ست تلویزیون]] استفاده می‌شوند، دارند.<ref>{{cite book
 | last = Kitzmiller | first = J.W.
 | year = 1995
 | title = Television Picture Tubes and Other Cathode-Ray Tubes: Industry and Trade Summary
 | pages = 3–5
 | publisher = [[DIANE Publishing]]
 | isbn = 0-7881-2100-6
}}</ref>
دریک لامپ [[افزاینده فوتوالکتریک]]، هر فوتونی که فوتوکاتد برخورد می‌کند بارانی از الکترون‌ها را آغاز می‌کند که پالس جریانی قابل ردیابی تولید می‌کنند.<ref>{{cite book
 | last = Sclater | first = N.
 | year = 1999
 | title = Electronic Technology Handbook
 | url = https://archive.org/details/electronicstechn0000scla | pages = [https://archive.org/details/electronicstechn0000scla/page/227 227]–228
 | publisher = [[مک‌گرا-هیل|McGraw-Hill Professional]]
 | isbn = 0-07-058048-0
}}</ref>
[[لامپ‌های خلاء]] از جریان الکترون‌ها برای دستکاری سیگنال‌های الکتریکی استفاده می‌کنند و نقش بسیار مهمی در گسترش فناوری الکترونیک داشتند. هرچند که جای خود را به دستگاه‌های [[حالت جامد (الکترونیک)|حالت جامد]] مانند [[ترانزیستور]]ها دادند.<ref>{{cite web
 | author = Staff
 | year = 2008
 | title = The History of the Integrated Circuit
 | url = http://nobelprize.org/educational_games/physics/integrated_circuit/history/
 | publisher = [[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]
 | accessdate = 2008-10-18
}}</ref>

== جستارهای وابسته ==
{{درگاه|فیزیک|دانش}}
{{فهرست چندستونی|۳|
* [[آنیون]]
* [[الکتراید]]
* [[حباب الکترون]]
* [[انتشار اگزوالکترون]]
* [[فاکتور جی (فیزیک)]]
* [[سامانه‌های تناوبی مولکول‌های کوچک]]
* [[اسپینترونیک]]
* [[آزمایش اشترن-گرلاخ]]
* [[تخلیه بار تاونسند]]
* [[اثر زیمان]]
* [[فهرست ذرات بنیادی]]
* [[لپتون]]
* [[ترکیبات الکترونی]]
* [[پراکندگی الکترونی]]
* [[الکترونگاتیوی]]
* [[الکترون‌خواهی]]
* [[عدد کوانتومی]] الکترون
* [[تابع موج]]
* [[اوربیتال اتمی]]
* [[اوربیتال مولکولی]]
* [[مولکول]]
* [[اتم]]
}}

== یادداشت‌ها ==
{{پانویس|group=note|۲}}

== منابع ==
{{پانویس|۳|چپ‌چین=بله|refs=<ref name="buchwald1">{{cite book
 | last = Buchwald | first = J.Z.
 | last2 = Warwick | first2 = A.
 | year = 2001
 | title = Histories of the Electron: The Birth of Microphysics
 | url = https://books.google.com/?id=1yqqhlIdCOoC&pg=PA195
 | pages = 195–203
 | publisher = [[انتشارات ام‌آی‌تی|MIT Press]]
 | isbn = 0-262-52424-4
|ref=refBaW2001}}</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><ref name="anastopoulos1">{{cite book
 | last = Anastopoulos | first = C.
 | year = 2008
 | title = Particle Or Wave: The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics
 | url = https://books.google.com/?id=rDEvQZhpltEC&pg=PA236
 | pages = 236–237
 | publisher = [[انتشارات دانشگاه پرینستون|Princeton University Press]]
 | isbn = 0-691-13512-6
}}</ref>
}}

== پیوند به بیرون ==
{{جعبه پیوند به پروژه‌های خواهر |ویکی‌انبار =Category:Electrons |ویکی‌داده = |ویکی‌خبر =نه |ویکی‌دانشگاه =نه |ویکی‌سفر =نه |ویکی‌کتاب =نه |ویکی‌گفتاورد =نه |ویکی‌گونه =نه |ویکی‌نبشته =نه |ویکی‌نسک =نه |ویکی‌واژه =الکترون}}
* [http://scienceworld.wolfram.com/physics/Electron.html تعریف الکترون]

{{ذرات بنیادی}}
{{نظریه میدان‌های کوانتومی}}
{{گرانش کوانتومی}}
{{الکترودینامیک کوانتومی}}
{{داده‌های کتابخانه‌ای}}

[[رده:الکترون| ]]
[[رده:اسپینترونیک‌ها]]
[[رده:الکترودینامیک کوانتومی]]
[[رده:حامل‌های بار]]
[[رده:ذرات بنیادی]]
[[رده:علم در ۱۸۹۷ (میلادی)]]
[[رده:لپتون‌ها]]