Voir la source de Électron

{{Voir homonymes}}
{{En-tête label|AdQ|année=2013}}
{{Infobox Particule
| nom = Électron
| image = Crookes_tube-in_use-lateral_view-standing_cross_prPNr°11.jpg
| image taille = 280
| légende = Des expériences menées avec les [[tube de Crookes|tubes de Crookes]] ont démontré avec certitude l'existence de l'électron.<br/>Sur la photo, le tube est rempli d'un gaz à basse pression. Une tension électrique élevée est appliquée entre la cathode (à l'extrémité gauche) et l'anode (à l'extrémité du coude sous le tube). À la cathode, cette tension fait naître un faisceau de particules qui se déplacent en ligne droite (la faible lueur bleue au centre du tube), tant qu'ils ne heurtent pas d'atomes de gaz. À la droite, une pièce métallique en forme de [[Croix de Malte (symbole)|croix de Malte]] bloque en partie ce flux, ce qui crée une ombre à l'extrémité droite. Les autres particules frappent le fond du tube et le rendent en partie [[luminescence|luminescent]] (lueur vert pâle). Dans le coude sous le tube, le gaz s'illumine (lueur bleue) au passage des particules déviées, collectées par l'anode. Ces particules seront ensuite identifiées comme des électrons<ref>Pour plus de détails, consulter par exemple {{Harvsp|Dahl|1997|p=72}}.</ref>.
| classification = [[Particule élémentaire]]
| famille = [[Fermion]]
| groupe = [[Lepton]]
| génération = {{1re}}
| interaction = [[Pesanteur|Gravité]]<br/>[[Interaction faible|Faible]]<br/>[[Électromagnétisme|Électromagnétique]]
| symbole = e<sup>−</sup><br/><!--
          -->[[Radioactivité β|β<sup>−</sup>]] ([[particule β]])
| types = 1
| antiparticule = [[positon]]
| masse = {{unité|9.1093837139(28)|e=-31|[[Kilogramme|kg]]}}<ref>"2022 CODATA Value: electron mass". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. May 2024. Retrieved 2024-05-18.[https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?me]</ref> ou {{unité|9.1093837015(28)|e=-31|[[Kilogramme|kg]]}}<br/><!--
        -->({{unité|511|[[Électron-volt#Unité de masse|keV/c{{2}}]]}})
| charge électrique = -1 [[Charge élémentaire|e]]<br /><!--
                   -->({{unité|-1.602|e=-19|[[Coulomb|C]]}} ; selon [[Comité de données pour la science et la technologie|CODATA]] 2010, elle est de {{unité|−1.602 176 565(35)|e=-19|C}}<ref name="CODATA"/>)
| rayon de charge = 
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| durée de vie = {{unité|> 2.1|e=36|s}}<ref name=Borexino>{{Article |langue=en 
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|titre=Test of Electric Charge Conservation with Borexino 
|périodique=Physical Review Letters 
|volume=115 |numéro=23 
|année=2015 
|issn=0031-9007 
|doi=10.1103/PhysRevLett.115.231802}}</ref>
| forme condensée = 
| prédiction = [[Richard Laming]] (1838–1851),<br /><!--
             -->[[George Stoney]] (1874) et d'autres
| découverte = 1897
| découvreur = [[Joseph John Thomson]]
}}
L''''électron''', un des composants de l'[[atome]] avec les [[neutron]]s et les [[proton]]s, est une [[particule élémentaire]] qui possède une [[charge élémentaire]] de signe négatif. Il est fondamental en [[chimie]], car il participe à presque tous les types de [[réaction chimique|réactions chimiques]] et constitue un élément primordial des [[liaison chimique|liaisons]] présentes dans les [[molécule]]s. En [[physique]], l'électron intervient dans une multitude de [[rayonnement électromagnétique|rayonnements]] et d'effets. Ses propriétés, qui se manifestent à l'échelle microscopique, expliquent la [[conductivité électrique]], la [[conductivité thermique]], l'[[effet Tcherenkov]], l'[[incandescence]], l'[[induction électromagnétique]], la [[luminescence]], le [[magnétisme]], le [[rayonnement électromagnétique]], la [[Réflexion (optique)|réflexion optique]], l'[[effet photovoltaïque]] et la [[supraconductivité]], phénomènes macroscopiques largement exploités dans les industries. Possédant la plus faible masse de toutes les particules chargées, il sert régulièrement à l'étude de la matière.

Le concept d'une quantité indivisible de charge électrique est élaboré à partir de 1838 par le naturaliste britannique [[Richard Laming]] afin d'expliquer les propriétés chimiques des [[atome]]s. L'électron est identifié comme le corpuscule envisagé par [[Joseph John Thomson]] et son équipe de physiciens britanniques en 1897, à la suite de leurs travaux sur les [[rayons cathodiques]].

C'est à cette époque que Thomson propose [[Modèle atomique de Thomson|son modèle atomique]]. En 1905, [[Albert Einstein]] propose une explication de l'[[effet photoélectrique]] {{incise|des électrons émis par la matière sous l'influence de la lumière}} qui servira d'argument en faveur de la [[théorie des quanta]]. En 1912, [[Niels Bohr]] explique les [[Raie spectrale|raies spectrales]] en postulant la [[modèle de Bohr|quantification de l'orbite des électrons de l'atome hydrogène]], autre argument soutenant cette théorie. En 1914, les expériences d'[[Ernest Rutherford]] et d'autres ont solidement établi la structure de l'atome comme un noyau positivement chargé entouré d'électrons de masse plus faible. En 1923, les [[diffusion Compton|résultats expérimentaux]] d'[[Arthur Compton]] convainquent une majorité de physiciens de la validité de la théorie des quanta. En 1924, [[Wolfgang Pauli]] définit le [[principe d'exclusion de Pauli]], ce qui implique que les électrons possèdent un [[spin]]. La même année, [[Louis de Broglie]] émet l'hypothèse, vérifiée plus tard, que les électrons présentent une [[dualité onde-corpuscule]]. En 1928, [[Paul Dirac]] publie [[équation de Dirac|son modèle de l'électron]] qui l'amènera à prédire l'existence du [[positon]] puis de l'[[antimatière]]. D'autres études des propriétés de l'électron ont mené à des théories plus complètes de la matière et du rayonnement.

== Histoire ==

{{Article connexe|Histoire de l'électricité}}
[[Fichier:Franklin lightning engraving.jpg|thumb|left|alt=Gravure en noir et blanc. Deux hommes se tiennent debout face à un nuage chargé d'électricité|Une gravure montrant une scène fictive : l'homme à gauche maintient en l'air un cerf-volant censé recueillir de l'électricité des nuages. [[Benjamin Franklin]] se tient près du fil et un arc électrique lumineux apparaît entre son index et le fil. Illustration publiée en 1881<ref>{{Ouvrage |langue=en 
|auteur1=Le Roy C. Cooley 
|titre=Natural Philosophy for Common and High Schools 
|éditeur=Éditions Scribner
|lien éditeur=Éditions Scribner
|lieu=New York
|année=1881
|passage=158 et 159 (fig. 82)
|url=//books.google.ca/books?id=JjcAAAAAYAAJ&pg=PA3&lpg=PA3&dq=%22Natural+Philosophy+for+Common+and+High+Schools%22&source=bl&ots=DJr_S4pg3Y&sig=vT36bEOBYLlvELzuTIRjycjY8JA&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwjg0MqlsvHMAhVI7YMKHU5TBlUQ6AEIJzAC#v=onepage&q=Who%20first%20took%20lightning%20from%20clouds&f=false
}}</ref>.]]

Les [[Grèce antique|anciens Grecs]] ont déjà remarqué que l'[[ambre]] attire de petits objets quand il est frotté avec de la fourrure ; en dehors de la [[foudre]], ce phénomène est la plus ancienne expérience de l'humanité en rapport avec l'[[électricité]]<ref>{{ouvrage |langue=en 
|prénom1= Joseph T.|nom1=Shipley 
|titre= Dictionary of Word Origins 
|éditeur= The Philosophical Library 
|année=1945 
|passage= 133
}}</ref>, un déplacement de particules électriquement chargées.

En 1269, [[Pierre de Maricourt]], un ingénieur militaire au service du prince français {{souverain2|Charles Ier d'Anjou|de Sicile}}, étudie les propriétés des [[Aimant|aimants permanents]]. {{citation|Cette étude, qui nous a été transmise sous forme d'une lettre écrite à l'un de ses collègues, comprend la plupart des expériences élémentaires aujourd'hui décrites dans les manuels de physique.}}<ref>{{Harvsp|Rosmorduc|1985|p=119}}</ref> Dans son traité de 1600 {{langue|la|''[[William Gilbert (astronome)|De Magnete]]''}}, le médecin anglais [[William Gilbert (astronome)|William Gilbert]] crée le mot [[latin]] « {{latin|electricus}} » pour désigner la propriété d'attirer les petits objets après frottement<ref>{{ouvrage |langue=en 
|prénom1= Brian |nom1=Baigrie 
|titre=Electricity and Magnetism |sous-titre= A Historical Perspective 
|éditeur= Greenwood Press
|année= 2006 
|isbn= 0-313-33358-0
|passage=7–8 
|résumé=//books.google.com/books?id=3XEc5xkWxi4C&pg=PA7 
|consulté le= 19 février 2010
}}</ref>. Le mot « électrique » dérive de l'anglais {{Citation étrangère|lang=en|electrick}}, qui dérive lui-même du latin {{Citation étrangère|lang=la|electricus}} : {{Citation|propre à l'ambre<ref name=PetitRobert>{{Ouvrage |langue=fr
|prénom1= Josette |nom1= Rey-Debove |directeur1=oui |lien auteur1=Josette Rey-Debove
|prénom2= Alain |nom2= Rey |directeur2=oui |lien auteur2=Alain Rey
|titre=Le Nouveau Petit Robert |sous-titre=Dictionnaire alphabétique et analogique de la langue française 
|année=2004
|éditeur=Dictionnaires Le Robert
|passage=847
}}</ref>}}. Le mot latin {{latin|ēlectrum}} dérive du [[grec ancien|grec]] {{grec ancien|ἤλεκτρον|êlectron}} désignant l'ambre.

[[Francis Hauksbee]] dans les années 1700 et [[Charles François de Cisternay du Fay|C. F. du Fay]] en 1737 découvrent indépendamment deux sortes d'électricité : l'une obtenue en frottant du verre et l'autre engendrée en frottant de la résine. Du Fay en conclut que l'électricité peut se réduire à deux [[Éther (physique)|fluides électriques]], « vitreux » et « résineux », que l'on sépare par frottement, et que l'on peut recombiner ensemble<ref>{{ouvrage |langue=en 
|prénom1= Joseph F. |nom1= Keithley
|titre= The Story of Electrical and Magnetic Measurements |sous-titre= From 500 B.C. to the 1940s 
|éditeur= Wiley
|lien éditeur= John Wiley & Sons 
|année=1999 
|isbn= 0-7803-1193-0
}}</ref>. Une décennie plus tard, [[Benjamin Franklin]] soutient que l'électricité ne diffère pas des autres types de fluides électriques mais qu'il s'agit de la même chose, sous des pressions différentes. Il lui apporte la terminologie moderne de [[Charge électrique|charge]] ''positive'' ou ''négative'' respectivement<ref>{{Lien web |langue=en 
| url =http://scienceworld.wolfram.com/biography/FranklinBenjamin.html 
| titre = Benjamin Franklin (1706–1790) 
| auteur=[[Eric W. Weisstein]] 
| éditeur = Eric Weisstein's World of Scientific Biography 
| consulté le = 14 août 2012
}}</ref>{{,}}<ref name="EncyclopediaAmericana">{{chapitre |langue=en 
|titre chapitre= Benjamin Franklin 
|titre ouvrage=The Encyclopedia Americana; a library of universal knowledge 
|éditeur= Encyclopedia Americana Corp.
| lieu = New York 
|année= 1918}}</ref>.

Entre 1838 et 1851, le naturaliste britannique [[Richard Laming]] développe l'idée qu'un atome est composé d'un noyau de matière, entouré de particules subatomiques qui ont une [[charge électrique]] unité<ref name="farrar">{{article | langue =en 
| prénom1 =Wilfred V. | nom1 =Farrar 
| titre = Richard Laming and the Coal-Gas Industry, with His Views on the Structure of Matter 
| périodique = Ann. Sci. |lieu = Londres 
| éditeur =Taylor & Francis 
| volume =25 
| année = 1969 
| pages = 243–254 
|issn = 0003-3790
| doi = 10.1080/00033796900200141
| consulté le = 20 février 2010
}}</ref>. À partir de 1846, le physicien allemand [[Wilhelm Eduard Weber]] défend la théorie que l'électricité est composée de fluides chargés positivement et négativement, et qu'une [[loi en carré inverse]] régit leur interaction<ref>{{Ouvrage |langue=en
| titre = Innovation in Maxwell's Electromagnetic Theory
| sous-titre=Molecular vortices, displacement current, and light
| prénom1= Daniel M. |nom1= Siegel
| éditeur = Cambridge University Press |lien éditeur=Cambridge University Press
| année = 1991
| lieu = Cambridge
| passage = 10-11
| isbn = 978-0521533294
| lire en ligne= //books.google.ca/books?id=AbQq85U8K0gC&pg=PA10&lpg=PA10&dq=weber+1846+electricity+fluid+inverse+square&source=bl&ots=yqX1DoOIT4&sig=gbroCQT97kGVBxCLg_JACLYIcuo&hl=fr&sa=X&ei=plQpUN_IKeLZ6wHs4IDYDg&ved=0CEYQ6AEwAQ#v=onepage&q=weber%201846%20electricity%20fluid%20inverse%20square&f=false
}}</ref>. Après avoir étudié l'[[électrolyse]] en 1874, le physicien irlandais [[George Stoney]] suggère qu'il existe {{Citation|une seule quantité définie d'électricité}} : la charge d'un [[ion]] [[Valence (chimie)|monovalent]]. Ce postulat lui donne la capacité d'estimer la valeur de cette [[charge élémentaire]] {{Formule|''e''}} à partir des [[Nombre d'Avogadro#Atomes et Chimie|lois de l'électrolyse de Faraday]]<ref>{{article | langue =en 
| prénom1 =John D. | nom1 =Barrow 
| titre = Natural Units Before Planck 
| périodique = Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society |lien périodique =Royal Astronomical Society 
| volume =24 
| année = 1983 
| pages = 24–26 }}</ref>. Cependant, Stoney croit que ces charges sont attachées de façon permanente aux atomes, et ne peuvent donc leur être enlevées<ref>{{Harvsp|Buchwald|Warwick|2001|p=195-203}}</ref>. En 1881, le physicien allemand [[Hermann von Helmholtz]] est convaincu que les charges positives et négatives sont composées de parties élémentaires, chacune {{Citation|se comportant comme des atomes d'électricité<ref name="arabatzis">{{ouvrage |langue=en 
|prénom1= Theodore |nom1=Arabatzis 
|titre=Representing Electrons |sous-titre= A Biographical Approach to Theoretical Entities 
|éditeur= University of Chicago Press
|lien éditeur= University of Chicago Press
|année=2006 
|isbn=0-226-02421-0 
|passage= 70–74 
|lire en ligne=//books.google.ca/books?id=rZHT-chpLmAC&pg=PA70&hl=fr#v=onepage&q&f=false 
}}</ref>}}.

En 1894, Stoney invente le terme d'« électron » pour désigner ces charges élémentaires, écrivant {{citation|[...] une estimation a été faite de la valeur réelle de cette unité fondamentale très remarquable d'électricité, pour laquelle je me suis risqué à proposer le nom d'"électron"}}<ref>{{article | langue =en 
| prénom1 =George Johnstone | nom1 = Stoney 
| titre = Of the "Electron," or Atom of Electricity 
| périodique = Philosophical Magazine
| lien périodique = Philosophical Magazine
| volume = 38 | numéro = 5 
| année = 1894
| pages = 418–420 
}}</ref>. Le mot électron est une combinaison du mot « électrique » et du suffixe « [[wikt:-on|-''on'']] », ce dernier étant par la suite utilisé pour désigner une [[particule subatomique]], comme le proton ou le neutron<ref>{{ouvrage |langue=en 
|prénom1=Anne H. |nom1=Soukhanov |directeur1=oui
|titre=Word Mysteries & Histories 
|éditeur= Houghton Mifflin Company |lien éditeur = Houghton Mifflin Harcourt 
|année=1986 
|isbn=0-395-40265-4 
|passage= 73
}}</ref>{{,}}<ref>{{ouvrage |langue=en 
|prénom1=David B. |nom1= Guralnik |directeur1=oui
|titre=Webster's New World Dictionary 
|éditeur=Prentice Hall 
|lien éditeur=Prentice Hall 
|année=1970
|passage= 450
}}</ref>.

=== Découverte ===

[[Fichier:Sir William Crookes 1902.jpg|thumb|alt=Dessin d'un homme debout habillé d'un complet, avec lunettes et barbiche blanche, qui tient dans sa main un objet en verre.|[[William Crookes]] et [[tube de Crookes|son tube]], ancêtre des [[tube cathodique|tubes cathodiques]], sont devenus notoires en Grande-Bretagne, comme en témoigne cette caricature publiée en 1902 par le journal satirique ''[[Vanity Fair (journal)|Vanity Fair]]''.<br> 
La légende de cette image était {{Citation étrangère|lang=la|ubi Crookes ibi lux}}, ce qui signifie littéralement {{citation|Où il y a Crookes, il y a de la lumière}} en latin. C'est une allusion religieuse ({{Citation étrangère|lang=la|crux}}, la croix) et peut-être aussi un jeu de mots sur les escrocs ({{Citation étrangère|lang=en|crooks}}) et les illuminés, car il s'est aussi intéressé au [[spiritisme]]<ref>{{ouvrage 
|auteur1=[[Sam Kean]] 
|traduction=Bernard Sigaud
|titre=Quand les atomes racontent l'histoire du monde 
|éditeur=Flammarion |collection=Champs sciences 
|ISBN=9782081282773
|année=2013
|passage=291-293
|présentation en ligne=//editions.flammarion.com/Catalogue/champs-sciences/quand-les-atomes-racontent-l-histoire-du-monde
}}</ref>.]]

Pendant le {{s-|XIX|e}}, les physiciens allemands [[Julius Plücker]] et [[Johann Wilhelm Hittorf]] étudient la [[conductivité électrique]] des gaz dans des ampoules de verre scellées munies d'une [[cathode]] et d'une [[anode]]<ref>Par exemple, les deux ont rapporté leurs observations sur les spectres lumineux dans {{article |langue=en
|url texte=//commons.wikimedia.org/wiki/File:Pl%C3%BCcker,_Hittorf-On_the_Spectra_of_Ignited_Gases_and_Vapours.pdf?uselang=fr |format électronique=Pdf
|titre=On the Spectra of Ignited Gases and Vapours, with especial regard to the different Spectra of the same elementary gaseous substance
|prénom1=Dr. J. |nom1= Plücker|lien auteur1=Julius Plücker
|prénom2=Dr. J. W. |nom2= Hittorf
|périodique= Philosophical Transactions |lien périodique= Philosophical Transactions of the Royal Society
|pages=3-4 
|jour= 3 |mois= mars |année= 1864
|format=pdf
|consulté le= 14 août 2012}} {{commentaire biblio|Le fichier pèse 17 Mo et l'article comprend 53 pages.
}}</ref> qui permettent de soumettre le gaz à un courant électrique. En 1869, Hittorf observe l'émission, par la cathode, de {{citation|faisceaux de particules}} chargées si l'ampoule contient un gaz à basse pression<ref>{{Lien web |langue=en
|url=https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1919/ceremony-speech/
|titre=The Nobel Prize in Physics 1919 - Award ceremony speech
|auteur1= Å. G. Ekstrand
|éditeur= [[Fondation Nobel]]
|jour= {{1er}} |mois= juin |année= 1920
|consulté le= 14 août 2012
|citation= ''{{langue|en|As long ago as 1869 Hittorf discovered that if a low pressure is set up in a discharge tube, rays are emitted from the negative electrode, the so-called cathode.}}''}}</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage |langue=en
| titre = Atoms, Molecules and Photons
| sous-titre=An Introduction to Atomic-, Molecular- and Quantum Physics
| prénom1= Wolfgang |nom1= Demtröder
| éditeur = Springer
| jour=22 |mois=décembre |année= 2005
| pages totales = 573
| passage = 34
| isbn =978-3540206316 }}</ref>. En 1876, le physicien allemand [[Eugen Goldstein]] montre que les rayons de cette lueur provoquent une ombre, et il les appelle [[rayon cathodique|rayons cathodiques]]<ref>{{Harvsp|Dahl|1997|p=55-58}}</ref>. Pendant les années 1870, le chimiste et physicien anglais [[William Crookes]] met au point le premier tube à rayons cathodiques avec un [[Vide (physique)|vide poussé]] à l'intérieur {{incise|nommé par la suite « [[tube de Crookes]]<ref name="dekosky">{{article | langue =en 
| prénom1 =Robert | nom1 =DeKosky 
| titre = William Crookes and the quest for absolute vacuum in the 1870s 
| périodique = [[Annals of Science|Ann. Sci.]] 
| éditeur = Taylor & Francis 
| volume = 40 | numéro =1 
| année =1983 
| pages = 1–18 
| doi = 10.1080/00033798300200101 
| consulté le = 20 février 2010
}}</ref> »|stop}}. Puis il montre que les rayons lumineux apparaissant dans le tube transmettent de l'énergie, et se déplacent de la cathode vers l'[[anode]]. De plus, en appliquant un [[champ magnétique]], il est capable de défléchir les rayons, montrant ainsi que le faisceau se comporte comme s'il était chargé<ref name="leicester">{{ouvrage |langue=en 
|prénom1=Henry M. |nom1= Leicester 
|titre= The Historical Background of Chemistry 
|éditeur= Dover Publications
|lien éditeur= Dover Publications
|année= 1971
|isbn=0-486-61053-5 
|passage= 221–222 
}}</ref>{{,}}<ref>{{Harvsp|Dahl|1997|p=64-78}}</ref>. En 1879, il propose d'expliquer ces propriétés par ce qu'il appelle {{Citation|matière radiante}}. Il estime qu'il s'agit d'un quatrième état de la matière, consistant en [[molécule]]s chargées négativement, projetées à grande vitesse de la cathode<ref>{{article | langue =en 
| prénom1 =Pieter | nom1 =Zeeman 
| prénom2 = Norman| nom2 =Lockyer |directeur2=oui
| titre = Sir William Crookes, F.R.S. 
| périodique = Nature| lien périodique =Nature (revue) 
| éditeur = Nature Publishing Group 
| volume = 77 | numéro = 1984 
| année =1907 
| pages =1–3 
| url texte =//books.google.com/books?id=UtYRAAAAYAAJ 
| doi = 10.1038/077001a010.1038/077001a0 
| consulté le = 20 février 2010
}}</ref>.

Le physicien britannique né allemand [[Arthur Schuster]] développe les expériences de Crookes en disposant des plaques métalliques parallèlement aux rayons cathodiques, par lesquelles il peut appliquer différents [[potentiel électrique|potentiels électriques]]. Le champ électrique défléchit les rayons vers la plaque chargée positivement, ce qui renforce la preuve que les rayons portent une charge négative. En mesurant la déflexion selon la différence de potentiel, Schuster est capable en 1890 de mesurer le [[rapport masse sur charge]] des composants des rayons. Cependant, son calcul donne une valeur plus de mille fois inférieure à la valeur attendue, si bien que les contemporains n'accordent que peu de confiance à son calcul<ref name="leicester"/>{{,}}<ref>{{Harvsp|Dahl|1997|p=99}}</ref>. En 1895, le doctorant et futur physicien français [[Jean Perrin]] établit expérimentalement la nature corpusculaire de l'électron, alors que plusieurs scientifiques de cette époque considèrent l'électron comme une onde<ref>{{Ouvrage |langue=fr
|prénom1=Micheline |nom1= Charpentier-Morize 
|titre=Perrin savant et homme politique 
|éditeur=Belin 
|lien éditeur=Éditions Belin
|lieu=Paris 
|mois=octobre |année=1997 |passage=25-28 
|pages totales=285 
|isbn=978-2701120027 
|présentation en ligne=http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/xxs_0294-1759_1998_num_59_1_3806_t1_0221_0000_4
}}</ref>{{,}}<ref>{{Harvsp|Rosmorduc|1985|p=205}}</ref>.

En 1896-1897, le physicien britannique [[Joseph John Thomson]] et ses collègues [[John Townsend]] et Harold A. Wilson réalisent des expériences indiquant que les rayons cathodiques sont effectivement des particules individualisées, plutôt que des ondes, des atomes ou des molécules comme les spécialistes le croient à l'époque<ref name="Dahl">{{Harvsp|Dahl|1997|p=122-185}}</ref>{{,}}<ref>{{article |langue=en
|lire en ligne=http://web.ihep.su/dbserv/compas/src/thomson97/eng.pdf |format électronique=Pdf
|titre=Cathode Rays
|prénom1= J. J. |nom1= Thomson |lien auteur1=Joseph John Thomson
|périodique= Phil. Mag.
|année= 1897
|volume=44 |numéro=293
|consulté le= 19 février 2013}}</ref>. Thomson fait de bonnes estimations à la fois de la charge {{Formule|''e''}} et de la masse {{Formule|''m''}}, trouvant que les particules des rayons cathodiques, qu'il appelle « corpuscules », ont environ un millième de la masse de l'ion le plus léger connu alors : l'[[hydrogène]]<ref name="wilson">{{ouvrage |langue=en 
|prénom1=Robert |nom1= Wilson
|titre= Astronomy Through the Ages |sous-titre= The Story of the Human Attempt to Understand the Universe 
|éditeur= [[CRC Press]]|lien éditeur= CRC Press|année= 1997 
|isbn=0-7484-0748-0
|passage= 138 
}}</ref>. Il montre que le rapport charge sur masse {{Formule|''e/m''}} est indépendant de la matière de la cathode. Il montre de plus que les particules chargées négativement produites par les matériaux radioactifs, les matières chauffées et les matières illuminées sont les mêmes<ref>{{Ouvrage |langue=en 
| titre = Carriers of Negative Electricity |sous-titre=Nobel Lecture, December 11, 1906 
| prénom1=Joseph J. |nom1= Thomson |lien auteur1=Joseph John Thomson 
| passage=9 
| année = 1906 
| éditeur = Fondation Nobel | lieu = Oslo (Suède) 
| consulté le = 20 février 2010 
| lire en ligne=https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/thomson-lecture.pdf |format électronique=Pdf
}}</ref>. Son travail considérable sur la déflexion des rayons cathodiques dans un champ électrique est probablement la raison pour laquelle on lui attribue la découverte de l'électron<ref>{{Harvsp|Serway|1992|p=473}}</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=fr
| url=http://www.larecherche.fr/content/recherche/article?id=19231 
| titre = Personne n'a découvert l'électron 
| auteur1 = Benoît Lelong 
|éditeur=[[La Recherche (magazine)|La Recherche]] 
|consulté le=9 août 2012
}}</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage |langue=fr
| titre   = Scientifica, le guide universel du monde de la science
|sous-titre=Mathématiques, physique, astronomie, biologie, chimie, géologie, médecine
|prénom1= Allan R. |nom1= Glanville |directeur1=oui
| éditeur = H. F. Ullmann
|jour=17 |mois=septembre | année = 2010
| passage = 148
| isbn    = 978-3-8480-0494-2
}}</ref>. Le nom d'électron est proposé à nouveau par le physicien irlandais [[George FitzGerald (physicien)|George F. Fitzgerald]], cette fois avec succès<ref name="leicester"/>. Historiquement, l'électron est la première [[particule élémentaire]] mise en évidence{{sfn|Augustin|2008|p=116}}.

[[Fichier:Portrait of Antoine-Henri Becquerel.jpg|thumb|left|alt=Photo en noir et blanc de la tête d'un homme barbu.| Le physicien français [[Henri Becquerel]], qui a découvert la [[radioactivité]] naturelle, montre en 1896 que les rayons [[Particule β|bêta]] émis par le [[radium]] sont défléchis par un [[champ électrique]]{{sfn|Augustin|2008|p=116}}. Photo prise avant 1908.]]

En 1900, [[Paul Drude]] propose de considérer l'ensemble des électrons d'un métal comme un [[gaz parfait]]. Il parvient alors à justifier théoriquement une conclusion expérimentale selon laquelle les bons [[Conductivité électrique|conducteurs électriques]] sont aussi de bons [[Conductivité thermique|conducteurs thermiques]]. Même si son hypothèse est fausse selon les connaissances actuelles, ce concept de {{citation|gaz parfait d'électrons}} est encore utilisé en mécanique quantique<ref>{{Ouvrage |langue=fr
| titre = Des atomes dans mon café crème |sous-titre=La physique peut-elle tout expliquer ?
| prénom1= Pablo |nom1= Jensen
| éditeur = Seuil |lien éditeur=Éditions du Seuil|collection=Points Sciences
| mois=février | année = 2001
| passage = 208-211
| isbn = 978-2-02-062984-3}}</ref>.

En étudiant les minéraux naturellement [[fluorescence|fluorescents]], le physicien français [[Henri Becquerel]] découvre que ceux-ci émettent des rayonnements en l'absence de toute source d'énergie externe. Ces matériaux [[radioactivité|radioactifs]] provoquent l'engouement des scientifiques, y compris celui du physicien néo-zélandais [[Ernest Rutherford]], qui découvre qu'ils émettent des particules. Il leur donne le nom de particules [[Particule α|alpha]], [[Particule β|bêta]] et [[rayon gamma|gamma]], selon leur pouvoir de pénétration de la matière<ref>{{article | langue =en 
| prénom1 =Thaddeus J. | nom1 =Trenn 
| titre =Rutherford on the Alpha-Beta-Gamma Classification of Radioactive Rays 
| périodique = Isis 
| lien périodique = Isis 
| volume = 67 | numéro = 1 
| année = 1976 
| pages= 61–75 
| doi = 10.1086/351545 
| consulté le = 20 février 2010
}}</ref>. En 1900, Becquerel montre que les rayons bêta émis par le [[radium]] sont défléchis par un [[champ électrique]], et que leur rapport masse sur charge est le même que celui des rayons cathodiques<ref>{{article |langue=fr
| prénom1 =Henri | nom1 = Becquerel |lien auteur1=Henri Becquerel
| titre = Déviation du rayonnement du radium dans un champ électrique 
| périodique = Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences
| lien périodique = Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences 
| éditeur = Académie des sciences 
| volume = 130 
| année = 1900 
| pages= 809–815 
| consulté le = 20 février 2010
}}</ref>. Ce résultat conforte l'idée que les électrons existent comme composants des atomes<ref>{{Harvsp|Buchwald|Warwick|2001|p=90–91}}</ref>{{,}}<ref>{{article | langue =en 
| prénom1 = William G.| nom1 =Myers 
| titre =Becquerel's Discovery of Radioactivity in 1896 
| périodique = Journal of Nuclear Medicine | lien périodique =Physique médicale#Principales publications 
| éditeur =[http://interactive.snm.org/ Society of Nuclear Medicine] 
| volume = 17 | numéro = 7 
| année = 1976 
| pages = 579–582 
| format=pdf
| url texte = http://jnm.snmjournals.org/cgi/content/abstract/17/7/579 
| consulté le = 20 février 2010
}}</ref>.

La charge de l'électron est mesurée de façon plus précise en 1909 par l'[[Expérience de la goutte d'huile de Millikan|expérience de la goutte d'huile]] du physicien américain [[Robert Andrews Millikan|Robert Millikan]], qui en publie les résultats en 1911. Cette expérience utilise un champ électrique pour compenser la [[pesanteur]] et empêcher ainsi une goutte d'huile chargée de tomber. Ce système permet de mesurer la charge électrique depuis quelques ions jusqu'à 150, avec une marge d'erreur de moins de 0,3 %. Des expériences comparables ont été faites plus tôt par le groupe de Thomson, en utilisant des brouillards de gouttelettes d'eau chargées par [[électrolyse]]<ref name="Dahl" /> et en 1911 par [[Abram Ioffé]], qui a obtenu indépendamment le même résultat que Millikan en utilisant des microparticules de métal, et a publié ses résultats en 1913<ref>{{article | langue =en
| prénom1 =Isaak K. | nom1 =Kikoin |lien auteur1=Isaak Kikoïne
| prénom2 =Isaak S. | nom2 =Sominskiĭ
| titre = Abram Fedorovich Ioffe (on his eightieth birthday)
| périodique = Soviet Physics Uspekhi
| volume = 3
| année =1961
| pages = 798–809
| doi = 10.1070/PU1961v003n05ABEH005812
| consulté le = 20 février 2010}}. Publication originale en russe : {{article | langue =ru
| prénom1 =И.К. | nom1 =Кикоин
| prénom2 = М.С.| nom2 = Соминский
| titre = Академик А.Ф. Иоффе
| périodique = Успехи Физических Наук
| volume = 72 | numéro = 10
| pages =303–321
| année = 1960
| url texte = http://ufn.ru/ufn60/ufn60_10/Russian/r6010e.pdf |format électronique=Pdf
| consulté le = 20 février 2010
}}</ref>. Cependant, les gouttes d'huile, moins volatiles, se prêtent mieux à des expériences de longue durée<ref>{{article | langue =en 
| prénom1 =Robert A. | nom1 = Millikan 
| titre = The Isolation of an Ion, a Precision Measurement of its Charge, and the Correction of Stokes' Law 
| périodique = Physical Review
| lien périodique = Physical Review 
| numéro = 32 | mois = 2| année = 1911 
| pages = 349–397 
| doi = 10.1103/PhysRevSeriesI.32.349 
| consulté le = 20 février 2010
}}</ref>.

Vers le début du {{s-|XX|e}}, des physiciens découvrent que, sous certaines conditions, une particule rapide provoque sur sa trajectoire la condensation de la vapeur d'eau [[Sursaturation|sursaturée]]. En 1911, le physicien écossais [[Charles Thomson Rees Wilson]], l'un des collaborateurs de Thomson<ref>{{article |langue=fr
|url=http://bibnum.education.fr/physique/physique-nucl%C3%A9aire/la-mesure-par-millikan-de-la-charge-de-l%E2%80%99%C3%A9lectron#
|titre=La mesure par Millikan de la charge de l'électron 
|prénom1= Ilarion |nom1= Pavel 
|périodique= BibNum
|mois= décembre |année= 2010
|consulté le= 24 janvier 2013
}} {{commentaire biblio|L'information apparaît sous l'onglet ''Analyse''.}}</ref>, utilise cet effet pour mettre au point sa [[chambre à brouillard]], qui permet de photographier les traces de particules chargées, comme des électrons rapides<ref>{{article | langue =en 
| prénom1 =N. N. | nom1 = Das Gupta
|prénom2 =Sanjay K. | nom2 =Ghosh 
| titre = A Report on the Wilson Cloud Chamber and Its Applications in Physics | périodique = Reviews of Modern Physics 
| lien périodique = Reviews of Modern Physics
| éditeur = The American Physical Society 
| volume = 18 
| année = 1999 
| pages = 225–290 
| doi = 10.1103/RevModPhys.18.225 
| consulté le = 20 février 2010
}}</ref>, ce qui facilite donc leur étude.

=== Théorie de l'atome ===

[[Fichier:Bohr atom model English.svg|thumb|alt=Trois cercles concentriques autour d'un noyau, avec un électron allant du second au premier cercle, et relâchant un photon.|Le [[modèle de Bohr]] de l'atome, montrant les états de l'électron avec des énergies [[Quantification (physique)|quantifiées]] par le nombre {{Formule|''n''}}. Un électron qui passe à une orbitale plus basse émet un [[photon]] possédant une énergie égale à la différence d'énergies entre les orbitales en question<ref>{{Harvsp|McFee|2012|p=130-131, 135}}</ref>.]]

Les travaux du physicien néo-zélandais [[Ernest Rutherford]], de 1909 à 1912, l'amènent à conclure que l'[[atome]] est constitué d'un petit noyau comprenant toute la charge positive et presque toute la masse de l'atome, noyau qui est entouré d'un nuage électronique{{sfn|McEvoy|Zarate|Groves|2014|p=72-75}}{{,}}<ref>
{{Ouvrage |langue=en
|titre = Theoretical Concepts in Physics |sous-titre=An alternative view of theoretical reasoning in physics
|auteur1= M. S. Longair
|éditeur= Cambridge University Press
|année= 2003
|isbn = 978-0-521-52878-8
|passage = 377–378
|lire en ligne = //books.google.com/?id=bA9Lp2GH6OEC&pg=PA377&dq=rutherford+positive+charge+concentrated+nucleus&q=rutherford%20positive%20charge%20concentrated%20nucleus
}}</ref> (voir [[Expérience de Rutherford]]). Le physicien britannique [[Henry Moseley]], qui travaille dans le laboratoire de Rutherford en 1913, établit avec certitude l'ordre des éléments chimiques dans le [[tableau périodique des éléments|tableau périodique]]<ref>Voir par exemple {{Ouvrage |langue=en
|prénom1=J. |nom1=Mehra 
|prénom2=H. |nom2=Rechenberg 
|titre=The Historical Development of Quantum Theory 
|éditeur=Springer-Verlag |lien éditeur=Springer Science+Business Media|lieu=New York 
|année=1982 
|volume=1 
|passage=193–196 
|isbn=3-540-90642-8
}}</ref> (voir [[Loi de Moseley]]).

En 1913, le physicien danois [[Niels Bohr]] postule que les électrons sont dans des états quantifiés, dont l'énergie est déterminée par le [[Moment cinétique|moment angulaire]] autour du noyau. Les électrons peuvent passer d'un état à l'autre, par émission ou absorption de photons à des fréquences spécifiques. Au moyen de ces orbites quantifiées, il explique avec toute la précision requise les [[raie spectrale|raies spectrales]] de l'atome d'hydrogène<ref>{{Ouvrage |langue=en 
| titre = The Structure of the Atom |sous-titre=Nobel Lecture, December 11, 1922 
| prénom1 = Niels |nom1=Bohr |lien auteur1= Niels Bohr 
| passage=37 
| année = 1922 
| éditeur = Fondation Nobel
| consulté le = 20 février 2010 
| lire en ligne =https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/bohr-lecture.pdf  |format électronique=Pdf
}}</ref>.

Les travaux des physiciens allemands [[James Franck]] et [[Gustav Hertz]], de 1912 à 1914, prouvent la quantification des niveaux d'énergie des électrons dans les atomes et confirment donc les hypothèses du modèle de l'atome de Bohr<ref>{{Ouvrage |langue=fr
|prénom1=C. |nom1=Cohen-Tannoudji |lien auteur1=Claude Cohen-Tannoudji
|prénom2=B. |nom2=Diu |lien auteur2=Bernard Diu
|prénom3=F. |nom3=Laloë |lien auteur3=Franck Laloë
|titre=Mécanique quantique
|éditeur=Hermann
|jour= 21 |mois=octobre |année=1997
|tome=1 |numéro chapitre=1
|isbn=2705660747
}}</ref> (voir [[Expérience de Franck et Hertz]]). Toutes ces expériences établissent solidement la structure de l'atome comme un [[noyau atomique|noyau]] chargé positivement et entouré d'électrons de masse plus faible<ref name="smirnov">{{Harvsp|Smirnov|2003|p=14–21}}</ref>.

Cependant, le [[modèle de Bohr]] ne peut rendre compte des intensités relatives des raies spectrales, ni expliquer les spectres d'atomes plus complexes<ref name="smirnov"/>. Malgré ces faiblesses, ce modèle atomique servira d'argument en faveur de la [[théorie des quanta]]{{sfn|McEvoy|Zarate|Groves|2014|p=78-89, 101-104 et 119}}.

Les [[liaison chimique|liaisons chimiques]] entre atomes sont expliquées par [[Gilbert Lewis]], qui propose en 1916 que la [[liaison covalente]] entre atomes est une paire d'électrons partagés<ref>{{article | langue =en 
| prénom1 = Gilbert N.| nom1 =Lewis |lien auteur1=Gilbert Lewis
| titre = The Atom and the Molecule 
| périodique = Journal of the American Chemical Society
| lien périodique = Journal of the American Chemical Society
| volume = 38 | numéro = 4 
| année = 1916 
| pages = 762–786 
| doi = 10.1021/ja02261a002 
| consulté le = 20 février 2010
}}</ref>. Plus tard, en 1927, [[Walter Heitler]] et [[Fritz London]] expliquent complètement la formation des paires d'électrons et des liaisons chimiques en termes de [[mécanique quantique]]<ref name=Arabatzis>{{article | langue =en 
|prénom1 =Theodore | nom1 =Arabatzis 
|prénom2 =Kostas | nom2 = Gavroglu
| titre = The Chemists' Electron
| périodique = European Journal of Physics
| volume = 18 
| année = 1997 
| pages = 150–163 
| doi = 10.1088/0143-0807/18/3/005 
| consulté le = 20 février 2010
}}</ref>. En 1919, le chimiste américain [[Irving Langmuir]] raffine le modèle statique d'atome de Lewis, et suggère que tous les électrons sont distribués sur des {{Citation| couches concentriques (à peu près) sphériques, toutes de même épaisseur<ref>{{article | langue =en 
| prénom1 = Irving| nom1 =Langmuir 
| titre = The Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules 
| périodique =Journal of the American Chemical Society
| volume = 41 | numéro = 6 
| année = 1919 
| pages = 868–934 
| doi = 10.1021/ja02227a002 
| consulté le = 20 février 2010
}}</ref>}}. Les couches sont à leur tour divisées en un certain nombre de cellules, chacune contenant une paire d'électrons. Avec ce modèle, Langmuir explique qualitativement les propriétés chimiques de tous les éléments du [[Tableau périodique des éléments|tableau périodique]]<ref name=Arabatzis/>, que les scientifiques rapprochent selon la loi de similitude<ref>{{ouvrage |langue=en 
|prénom1=Eric R. |nom1= Scerri 
|titre= The Periodic Table 
|éditeur= Oxford University Press
|lien éditeur= Oxford University Press
|année= 2007 
|isbn= 0-19-530573-6 
|passage= 205–226
}}</ref>.

En 1924, le physicien autrichien [[Wolfgang Pauli]] remarque que la structure en couches de l'atome s'explique par le jeu de quatre paramètres qui définissent tous les états énergétiques, tant que chaque état n'est occupé que par un seul électron<ref>{{harvsp|McFee|2012|p=132-133}}</ref>{{,}}<ref>{{ouvrage |langue=en 
|prénom1=Michela |nom1= Massimi 
|titre=Pauli's Exclusion Principle, The Origin and Validation of a Scientific Principle 
|éditeur=Cambridge University Press 
|année=2005 
|isbn=0-521-83911-4 
|passage= 7–8 
}}</ref>. Cette interdiction faite à deux électrons d'occuper le même état est devenue connue sous le nom de « [[principe d'exclusion de Pauli]] ». Le mécanisme déterminant le quatrième paramètre et ses deux valeurs, est fourni par les physiciens néerlandais [[Samuel Goudsmit]] et [[George Uhlenbeck]], quand ils suggèrent que l'électron, outre le moment angulaire de son orbite, pourrait avoir un moment angulaire intrinsèque<ref name="smirnov"/>{{,}}<ref>{{article | langue =de 
| auteur1=G. E. Uhlenbeck 
|auteur2=S. Goudsmit 
| titre = Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons 
| périodique = Die Naturwissenschaften 
| volume = 13 | numéro =47 
| année =1925 
| pages = 953 
| doi = 10.1007/BF01558878 
| consulté le = 20 février 2010
}}</ref>. Cette propriété devient notoire sous le nom de « [[spin]] » : elle explique le dédoublement des [[Raie spectrale|raies spectrales]] observé avec un [[Spectromètre|spectrographe]] à haute résolution, qui est resté mystérieux jusque-là ; ce phénomène est connu sous le nom de [[structure hyperfine]] des raies<ref>{{article | langue =de 
| auteur1=Wolfgang Pauli
| titre = Über die Gesetzmäßigkeiten des anomalen Zeemaneffektes 
| périodique =Zeitschrift für Physik
| lien périodique =The European Physical Journal 
| volume = 16 | numéro = 1 
| année =1923 
| pages = 155–164 
| doi = 10.1007/BF01327386 
| consulté le = 20 février 2010
}}</ref>. Le principe de Pauli explique pourquoi la matière dite ordinaire crée ce qui est appelé le « volume » de la matière<ref>{{Ouvrage |langue=en
 |auteur1=K. A. Peacock
 |année=2008
 |titre=The Quantum Revolution |sous-titre= A Historical Perspective
 |url=//books.google.com/?id=ITqnf5jdE5QC&pg=PA47&dq=%22prevents+matter+from+collapsing%22
 |passage=47
 |éditeur=[[Greenwood Publishing Group]]
 |isbn=0-313-33448-X
}}</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage |langue=en
 |auteur1=M. H. Krieger
 |année=1998
 |titre=Constitutions of Matter |sous-titre=Mathematically modeling the most everyday of physical phenomena
 |url=//books.google.com/?id=VduHhkzl-aQC&pg=PA22&dq=%22does+not+collapse+into+itself%22
 |passage=22
 |éditeur=[[University of Chicago Press]]
 |isbn=0-226-45305-7
}}</ref>{{,}}{{sfn|Augustin|2008|p=118}}{{,}}{{sfn|Thorne|1997|p=150 (note)}}{{,}}{{sfn|McEvoy|Zarate|Groves|2014|p=99}}.

=== La mécanique quantique ===
{{Article connexe|Histoire de la mécanique quantique}}
Les électrons possèdent, comme toute la matière, la propriété [[mécanique quantique|quantique]] d'être à la fois [[Dualité onde-corpuscule|ondes et corpuscules]], si bien qu'ils peuvent avoir des collisions avec d'autres particules, et être [[diffraction|diffractés]] comme la [[lumière]]. Cette dualité est facile à constater avec les électrons en raison de leur faible masse. Un électron, en raison de son spin, est un [[fermion]], et satisfait donc au [[principe d'exclusion de Pauli]]<ref name="curtis74"/>.

En 1887, l'[[effet photoélectrique]] est observé par [[Heinrich Hertz]] alors qu'il étudie les [[onde électromagnétique|ondes électromagnétiques]]<ref name="Hertz1887">{{Article |langue=de 
|prénom1= Heinrich |nom1= Hertz 
|titre=Ueber den Einfluss des ultravioletten Lichtes auf die electrische Entladung
|périodique= Annalen der Physik
|lien périodique= Annalen der Physik
|volume=267 |numéro=8 
|pages =983–1000 
|année=1887 
|doi=10.1002/andp.18872670827
|bibcode=1887AnP...267..983H
}}</ref>, et plusieurs scientifiques ont tenté d'en expliquer les mécanismes, sans résultat. Vingt ans plus tard, en 1905, [[Albert Einstein]] propose une première explication, qui lui vaudra le [[prix Nobel de physique]] de 1921<ref>{{Lien web Nobel
|url=https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1921/summary/
|titre=The Nobel Prize in Physics 1921
|auteur=Fondation Nobel
|année= 2010
|éditeur=[[Fondation Nobel]]
|citation=''{{langue|en|for his services to Theoretical Physics, and especially for his discovery of the law of the photoelectric effect}}''
|consulté le= 15 juin 2010}}</ref>. Selon lui, des électrons sont émis par la matière seulement si la fréquence de la lumière est supérieure à un certain seuil. Pour y parvenir, il introduit le concept de [[photon]], en utilisant celui de quantum d'énergie récemment proposé dans un tout autre contexte par [[Max Planck]]. L'explication d'Einstein sera l'un des premiers arguments en faveur de la [[théorie des quanta]]<ref>{{Harvsp|Serway|1992|p=383-386}}</ref>. En 1923, [[Arthur Compton]] observe l'allongement de la longueur d'onde du photon causée par la [[diffusion Compton|diffusion qui porte son nom]], laquelle est provoquée par l'interaction des photons et des électrons. {{citation|Ces résultats expérimentaux [sont] les premiers à convaincre la majorité des physiciens de la validité de la [[théorie des quanta|théorie quantique]]<ref>{{Harvsp|Serway|1992|p=387-389}}</ref>.}}

Dans sa publication ''Recherches sur la théorie des quanta'', en 1924, le physicien français [[Louis de Broglie]] émet l'hypothèse que toute matière possède une [[Problème de la mesure quantique#Onde Pilote De Broglie/Bohm|onde de De Broglie]] semblable à la [[lumière]]<ref name="de_broglie">{{Ouvrage |langue=en 
|titre= The Wave Nature of the Electron |sous-titre=Nobel Lecture, December 12, 1929
|prénom1=Louis |nom1=de Broglie |lien auteur1=Louis de Broglie
|année=1929
|éditeur=Fondation Nobel
|passage=13
|consulté le=22 février 2010 
|lire en ligne=https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/broglie-lecture.pdf |format électronique=Pdf
}}</ref>. C'est-à-dire que, selon les conditions, les électrons et autres particules matérielles montrent les propriétés soit de particules, soit d'ondes. Les propriétés corpusculaires d'une particule sont patentes quand elle apparaît à tout moment localisée à un endroit dans l'espace le long d'une trajectoire<ref>{{ouvrage |langue=en 
|prénom1=Brigitte |nom1=Falkenburg
|titre=Particle Metaphysics |sous-titre= A Critical Account of Subatomic Reality
|éditeur=Springer Verlag
|année=2007
|passage=85
|isbn=3-540-33731-8 }}</ref>. La nature ondulatoire est observée, par exemple, quand un faisceau passe à travers des fentes parallèles et crée des figures d'[[interférence]]. En 1927, l'effet d'interférence avec un faisceau d'électrons est montré par le physicien anglais [[George Paget Thomson]], au moyen d'un mince film métallique, et par les physiciens américains [[Clinton Joseph Davisson|Clinton Davisson]] et [[Lester Germer]] en utilisant un cristal de [[nickel]]<ref>{{Ouvrage |langue=en
|titre=The Discovery of Electron Waves |sous-titre=Nobel Lecture, December 13, 1937
|prénom1=Clinton J. |nom1=Davisson |lien auteur1=Clinton Joseph Davisson
|date=13 décembre 1937
|éditeur=Fondation Nobel
|passage=8
|consulté le=22 février 2010
|lire en ligne=https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/davisson-lecture.pdf |format électronique=Pdf
}}</ref>.

[[Fichier:Orbital s1.png|thumb|alt=Un nuage bleu symétrique décroissant en intensité du centre vers le bord|En mécanique quantique, le comportement d'un électron dans un atome est décrit par une [[orbitale atomique|orbitale]], qui est une [[Loi de probabilité|distribution de probabilité]] plutôt qu'une orbite. Sur la figure, l'intensité de la coloration correspond à la probabilité relative de la présence de l'électron de cette orbitale en ce point.]]

Le succès de la prédiction de De Broglie conduit à la publication par [[Erwin Schrödinger]], en 1926, de l'[[équation de Schrödinger]] qui décrit avec succès la propagation des électrons en tant qu'onde<ref>{{Article |langue=de
|prénom1=Erwin |nom1=Schrödinger |lien auteur1=Erwin Schrödinger
|titre=Quantisierung als Eigenwertproblem
|périodique=Annalen der Physik
|jour=27 |mois=janvier |année=1926 
|volume=384 |numéro=4 
|pages =361-376
|doi=10.1002/andp.19263840404 
|consulté le=22 février 2010
}}</ref>. Plutôt que de fournir une solution donnant la position d'un électron, cette équation d'onde peut être utilisée pour calculer la probabilité de trouver un électron dans un certain volume. Cette approche est ultérieurement nommée [[mécanique quantique]], et donne une très bonne approximation des états d'énergie dans l'atome d'hydrogène<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=John S. |nom1=Rigden
|titre=Hydrogen 
|éditeur=Harvard University Press |lien éditeur=Harvard University Press
|année=2003
|passage=59–86
|isbn=0-674-01252-6 
}}</ref>. Une fois le spin et les interactions entre les électrons pris en compte, la mécanique quantique modélise avec succès le comportement des électrons dans les atomes plus complexes que celui de l'hydrogène<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Bruce Cameron |nom1=Reed
|titre=Quantum Mechanics
|éditeur=Jones & Bartlett Publishers
|année=2007
|passage=275–350
|isbn=0-7637-4451-4 }}</ref>.

En 1928, améliorant le travail de Wolfgang Pauli<ref>{{Article |langue=de
|prénom1=Wolfgang |nom1=Pauli |lien auteur1=Wolfgang Pauli
|titre=Zur Quantenmechanik des magnetischen Elektrons
|périodique=Zeitschrift für Physik A
|année=1927
|volume=43 |numéro=9-10
|pages =601-623
|doi=10.1007/BF01397326
|consulté le=22 février 2010
}}</ref>, le physicien britannique [[Paul Dirac]] conçoit un modèle de l'électron {{incise|l'[[équation de Dirac]]}} compatible avec la [[Principe de relativité|théorie de la relativité]] et la [[mécanique quantique]]<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Paul A. M. |nom1=Dirac |lien auteur1=Paul Dirac
|titre=The Quantum Theory of the Electron
|périodique=Proceedings of the Royal Society of London A
|lien périodique=Proceedings of the Royal Society
|jour=1 |mois=février |année=1928
|volume=117 |numéro=778
|pages =610–624
|doi=10.1098/rspa.1928.0023
|consulté le=22 février 2010
}}</ref>. Pour résoudre certaines lacunes de son équation relativiste, Dirac développe en 1930 un modèle de vide avec une ''mer infinie'' de particules d'énergie négative, parfois nommée {{Citation|mer de Dirac}}. Ceci le conduit à prédire l'existence du [[positon]], équivalent de l'électron dans l'[[antimatière]]<ref>{{Ouvrage |langue=en
|titre=Theory of Electrons and Positrons
|sous-titre=Nobel Lecture, December 12, 1933
|prénom1=Paul A. M. |nom1=Dirac |lien auteur1=Paul Dirac
|date=12 décembre 1933
|éditeur=Fondation Nobel
|lire en ligne=https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/dirac-lecture.pdf |format électronique=Pdf
|consulté le=22 février 2010
}}</ref>{{,}}{{sfn|Weinberg|1978|p=104-105}}, « substance » également prédite par Dirac<ref>{{Lien web |langue=fr
|url=http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/physique-2/d/antimatiere_4998/
|titre=Antimatière
|auteur= Futura-Sciences
|site= Futura-Sciences 
|consulté le= 13 août 2012}}</ref>{{,}}<ref>{{article |langue=en
|url=//www.newscientist.com/article/dn17111-how-dirac-predicted-antimatter.html
|titre=How Dirac predicted antimatter 
|prénom1= Roger |nom1= Highfield
|périodique= New Scientist |lien périodique= New Scientist
|jour= 12 |mois= mai |année= 2009
|consulté le= 13 août 2012}}</ref>. Le positon est découvert par [[Carl David Anderson|Carl D. Anderson]], qui propose d'appeler les électrons standard {{Citation|négatrons}} et d'utiliser le terme « électron » comme terme générique pour désigner les deux charges sans distinction. Cet usage du terme « négatron » est encore rencontré à l'occasion, et peut être abrégée en « négaton »<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Helge S. |nom1=Kragh
|titre=Quantum Generations |sous-titre= A History of Physics in the Twentieth Century
|éditeur=Princeton University Press
|lien éditeur=Princeton University Press
|année=2002
|passage=132
|isbn=0-691-09552-3}}</ref>{{,}}<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Frank |nom1=Gaynor
|titre=Concise Encyclopedia of Atomic Energy
|éditeur=The Philosophical Library
|année=1950
|passage=117}}</ref>.

En 1947, le physicien américain [[Willis Eugene Lamb|Willis Lamb]], en collaboration avec le thésard Robert Retherford, découvre que certains états quantiques de l'atome d'hydrogène, qui devraient avoir la même énergie, se distinguent par un certain décalage<ref>{{ouvrage |langue=en 
|prénom1=G. |nom1=Aruldhas 
|titre=Quantum Mechanics 
|chapitre=§15.15 Lamb Shift 
|lire en ligne=//books.google.com/books?id=4HLB6884s9IC&pg=PA404 
|passage=404 
|numéro d'édition=2 
|éditeur=Prentice-Hall of India Pvt. Ltd.
|année=2009 
|isbn=81-203-3635-6
}}</ref>, c'est le [[décalage de Lamb]]. À peu près au même moment, le physicien germano-américain [[Polykarp Kusch]], travaillant avec Henry M. Foley, découvre que le [[moment magnétique]] de l'électron est un peu plus grand que celui prédit par la théorie de Dirac. Cet écart sera ultérieurement appelé « [[moment magnétique anomal]] » de l'électron. Pour résoudre ces problèmes, une théorie plus élaborée, appelée « [[électrodynamique quantique]] », est mise au point par [[Sin-Itiro Tomonaga]], [[Julian Schwinger]] et [[Richard Feynman]] à la fin des années 1940<ref>{{Lien web |langue=en
|url=https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1965/feynman/lecture/
|titre=The Development of the Space-Time View of Quantum Electrodynamics
|sous-titre=Nobel Lecture, December 11, 1965
|auteur=Richard P. Feynman |lien auteur=Richard Feynman
|date=11 décembre 1965
|éditeur=[[Fondation Nobel]]
|consulté le=22 février 2010}}</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage |langue=en
|titre=Relativistic Quantum Field Theory
|sous-titre=Nobel Lecture, December 11, 1965
|prénom1=Julian |nom1=Schwinger |lien auteur=Julian Schwinger
|date=11 décembre 1965
|éditeur=[[Fondation Nobel]]
|passage=13
|lire en ligne=https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/schwinger-lecture.pdf |format électronique=Pdf
|consulté le=22 février 2010
}}</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en
|url=https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1965/tomonaga/lecture/
|titre=Development of Quantum Electrodynamics
|sous-titre=Nobel Lecture, May 6, 1966
|auteur=[[Sin-Itiro Tomonaga]]
|date=6 mai 1966
|éditeur=[[Fondation Nobel]]
|consulté le=22 février 2010
}}</ref>.

{{Début d'illustration |centre|largeur=600}}
[[Fichier:Solvay conference 1927.jpg|600px|alt=Photo en noir et blanc. Plusieurs hommes sont assis sur des chaises, lesquelles sont disposées sur des marches qui mènent à un immeuble.|Photo des participants du {{5e}} [[Congrès Solvay]] tenu en 1927 sur le thème « Électrons et [[photon]]s ».]]
{{Fin d'illustration |
Solvay conference 1927.jpg |
Photo des participants du {{5e}} [[Congrès Solvay]] tenu en 1927 sur le thème « Électrons et [[photon]]s ». Plusieurs ont réalisé des travaux marquants sur les propriétés de l'électron ou ont mis au point des instruments importants pour les étudier :
#[[Niels Bohr]] : modèle atomique où les couches électroniques sont quantifiées ([[modèle de Bohr]])
#[[Louis de Broglie]] : hypothèse, vérifiée, de la [[dualité onde-corpuscule]] de l'électron
#[[Arthur Compton]] : diffusion inélastique d'un photon sur un électron d'un atome ([[diffusion Compton]])
#[[Paul Dirac]] : [[équation de Dirac]], qui décrit le comportement de particules élémentaires de [[spin]]s demi-entiers, comme les électrons
#[[Albert Einstein]] : explication de l'[[effet photoélectrique]], une émission d'électrons sous l'influence de la lumière
#[[Charles-Eugène Guye]] : expériences qui démontrent la dépendance de la masse de l'électron à sa vitesse
#[[Wolfgang Pauli]] : [[principe d'exclusion de Pauli]] (les électrons ne peuvent pas se trouver au même endroit dans le même [[état quantique]])
#[[Erwin Schrödinger]] : [[équation de Schrödinger]], qui décrit l'évolution dans le temps d'une particule massive non relativiste, tel l'électron
#[[Charles Thomson Rees Wilson]] : [[chambre à brouillard]], qui permet d'étudier différentes propriétés des particules, tels les électrons
Dix-sept lauréats du [[prix Nobel]] apparaissent sur cette photo. C'est pendant ce congrès que commencent les [[débats Bohr-Einstein]] sur les conséquences philosophiques de la [[mécanique quantique]]<ref>{{Lien web |langue=en
|url=http://www.lorentz.leidenuniv.nl/history/Solvay/solvay.html
|titre=Lorentz & the Solvay conferences
|auteur=Institut Lorentz
|mois=septembre |année= 2009
|éditeur=[[université de Leyde]]
|consulté le= 20 août 2012
}}</ref>.
}}

== Caractéristiques ==

=== Propriétés élémentaires ===
[[Fichier:Atom.svg|thumb|alt=Dans l'image, deux électrons se trouvent sur un cercle qui ceinture quatre petits cercles colorés, au centre de l'image, symbolisant des particules.|Modèle simple de l'atome d'[[hélium]] avec un noyau de protons (en rouge) et de neutrons (en vert), et des électrons (en jaune) qui « gravitent » autour.]]
==== Masse ====
La [[masse]] d'un électron est approximativement {{unité|9.109|e=-31|[[kilogramme|kg]]}}<ref name="CODATA">Les données sont publiées dans un portail du ''[[National Institute of Standards and Technology]]'' (NIST) et sont accessibles ''via'' un moteur de recherche ou en cliquant sur des boutons : {{Lien web |langue=en
|url=http://physics.nist.gov/cuu/
|titre=The NIST Reference on Constants, Units and Uncertainty
|année=2006
|éditeur=[[National Institute of Standards and Technology]]
|consulté le=22 février 2010}}. Ces données sont appelées CODATA. La source originale des données CODATA est {{Harvsp|Mohr|Taylor|Newell|2006}}.</ref>{{,}}{{#tag:ref|Selon CODATA 2006, elle est plus précisément de {{unité|9.109 382 6(16)|e=-31|kg}}. Selon Augustin 2008, elle est de {{unité|9.109 389 7(54)|e=-31|kg}}{{sfn|Augustin|2008|p=116}}. Selon CODATA 2010, elle est de {{unité|9.109 382 91(40)|e=-31|kg}}<ref name="CODATA"/>.|group=note|name=masse-electron}}, ou {{unité|5.489|e=-4|[[Unité de masse atomique unifiée|unité de masse atomique]]}}<ref>Selon CODATA 2010, elle est de {{unité|5.485 799 0946(22|e=-4|u}}</ref>. Sur la base du [[Relativité restreinte#Équivalence de l'énergie et de la masse au repos|principe d'équivalence masse-énergie]] d'Einstein, ceci correspond à une énergie de {{unité|511|[[électron-volt|keV]]}}<ref name="CODATA"/>{{,}}{{#tag:ref|Selon CODATA 2006, elle est plus précisément de {{unité|510.998 918(44)|keV}}. Selon Augustin 2008, elle est de {{unité|510.999 06(15)|keV}}{{sfn|Augustin|2008|p=116}}. Selon CODATA 2010, elle est de {{unité|510.998 928(11)|keV}}<ref name="CODATA"/>.|group=note|name=energie-electron}}. Le rapport entre les masses du proton et de l'électron est d'environ {{unité|1836|}}{{#tag:ref|Selon CODATA 2006, le rapport est plus précisément de {{unité|1836.152 672 45(75)|}}<ref name="nist_codata_mu"/>.|group=note}}{{,}}<ref name=nist_codata_mu>{{Lien web |langue=en
|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme
|auteur=NIST
|titre=CODATA value |sous-titre= Proton-electron mass ratio
|série=2006 CODATA recommended values
|éditeur=[[National Institute of Standards and Technology]]
|consulté le=22 février 2010}}</ref>{{,}}<ref>{{Harvsp|Zombeck|2007|p=14}}</ref>. Les mesures astronomiques montrent que ce rapport n'a pas changé de façon mesurable pour la moitié de l'[[Univers#Expansion, âge et Big Bang|âge de l'Univers]], comme prédit par le [[Modèle standard de la physique des particules|modèle standard]]<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Michael T. |nom1=Murphy
|prénom2=Victor V. |nom2=Flambaum
|prénom3=Sébastien |nom3=Muller
|prénom4=Christian |nom4=Henkel
|titre=Strong Limit on a Variable Proton-to-Electron Mass Ratio from Molecules in the Distant Universe
|périodique=Science |lien périodique=Science (revue)
|date=20 juin 2008
|volume=320 |numéro=5883
|passage=1611-1613
|doi=10.1126/science.1156352
|résumé=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/320/5883/1611
|consulté le=22 février 2010
}}</ref>.
==== Charge ====
L'électron a une [[charge électrique]] de {{unité|-1.602|e=-19|[[Coulomb|C]]}}<ref name="CODATA"/>{{,}}{{#tag:ref|Selon CODATA 2006, elle est plus précisément de {{unité|−1.602 176 53(14)|e=-19|C}}. Selon CODATA 2010, elle est de {{unité|−1.602 176 565(35)|e=-19|C}}<ref name="CODATA"/>. Lors d'un congrès en novembre 2018, la [[Conférence générale des poids et mesures]] souhaite fixer la valeur de la charge électrique de l'électron à {{unité|1.602 176 534|e=-19|C}}<ref>{{article |périodique=[[La Recherche (magazine)|La Recherche]] |date=décembre 2017 |numéro=350 |pages=18 |titre=Des constantes désormais constantes}}.</ref>.|group=note|name=charge-electron}}, qui est utilisée comme unité standard de charge pour les particules subatomiques. Selon la limite actuelle de la précision des expériences, la charge de l'électron est directement opposée à celle du proton<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Jens C. |nom1=Zorn
|prénom2=George E. |nom2=Chamberlain
|prénom3=Vernon W. |nom3=Hughes
|titre=Experimental Limits for the Electron-Proton Charge Difference and for the Charge of the Neutron
|périodique=Physical Review |lien périodique=Physical Review
|année=1963
|volume=129 |numéro=6
|passage=2566–2576
|doi=10.1103/PhysRev.129.2566
|consulté le=23 février 2010
}}</ref>. Comme le symbole ''e'' est utilisé pour la [[charge élémentaire]], le symbole de l'électron est e{{exp|−}}, le signe – indiquant la charge de l'électron. L'[[antiparticule]] de l'électron<ref>{{Harvsp|McFee|2012|p=141-143}}</ref>, le [[positon]], de symbole e{{exp|+}}, est de [[charge électrique]] opposée<ref name="CODATA"/>{{,}}<ref name="raith"/>. Ceci permet l'[[annihilation électron-positron|annihilation]] d'un électron avec un positon, en ne produisant que de l'énergie sous forme de [[rayon gamma|rayons gamma]]<ref>{{Chapitre|langue=fr
|titre chapitre=Annihilation électron-positon
|prénom1= Laurent |nom1= Favart
|titre ouvrage=Physique auprès des collisionneurs
|auteurs ouvrage= Laurent Favart
|éditeur = Université libre de Bruxelles
|année = 2011-2012
|lieu = Bruxelles
|passage = 35-36
|consulté le = 16 août 2012
|url=http://homepages.ulb.ac.be/~lfavart/phys-f-477/PHYS-F-477.Chap3.pdf |format électronique=Pdf
}}</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en
|url=http://www.lbl.gov/abc/Antimatter.html
|titre=Antimatter
|auteur=Nuclear Science Division
|mois=novembre |année= 2004
|éditeur=[[Laboratoire national Lawrence-Berkeley]]
|consulté le= 16 août 2012
}}</ref>.
==== Rayon ====
Selon le [[Modèle standard de la physique des particules|modèle standard]], l'électron n'a pas de [[préon|sous-composant]] connu<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=G. |nom1=Gabrielse
|prénom2=D. |nom2=Hanneke
|prénom3=T. |nom3=Kinoshita
|prénom4=M. |nom4=Nio
|prénom5=B. |nom5=Odom
|titre=New Determination of the Fine Structure Constant from the Electron ''g'' Value and QED
|périodique=Physical Review Letters
|lien périodique=Physical Review 
|année=2006
|volume=97
|passage=030802
|doi=10.1103/PhysRevLett.97.030802
|consulté le=23 février 2010
}}</ref>, c'est donc une [[particule élémentaire]]<ref name="prl50">{{Article |langue=en
|nom1 = Eichten | prénom1 = Estia J.
|nom2 = Peskin | prénom2 = Michael E.
|titre = New Tests for Quark and Lepton Substructure
|année = 1983
|périodique = [[Physical Review Letters]]
|éditeur = [[Société américaine de physique|American Physical Society]]
|volume = 50 | numéro = 11
|passage = 811–814 
|doi = 10.1103/PhysRevLett.50.811
|bibcode=1983PhRvL..50..811E
|consulté le = 19 février 2010
}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en
|nom1 = Gabrielse |prénom1 = G.
|nom2=Hanneke |prénom2=D.
|nom3=Kinoshita |prénom3=T.
|nom4=Nio |prénom4=M.
|nom5=Odom |prénom5=B.
|année = 2006
|titre = New Determination of the Fine Structure Constant from the Electron ''g'' Value and QED
|périodique = [[Physical Review Letters]]
|volume = 97 | numéro = 3
|passage = 030802(1–4)
|doi = 10.1103/PhysRevLett.97.030802
|bibcode=2006PhRvL..97c0802G
}}</ref>. On le définit comme une [[particule ponctuelle]] avec une [[charge ponctuelle]]<ref name="curtis74">{{Harvsp|Curtis|2003}}</ref>{{,}}{{#tag:ref|En [[théorie des supercordes]], l'électron n'est pas ponctuel car il n'existe {{citation|qu'un seul constituant élémentaire : une toute petite corde unidimensionnelle{{trad|en|there is only one elementary constituent: a tiny, one-dimensional "string,"}}}}<ref>{{Lien web |langue=en
|url=//perimeterinstitute.ca/research/research-areas/quantum-fields-and-strings/more-string-theory
|titre=More on String Theory
|auteur=Perimeter Institute for Theoretical Physics
|année= 2012
|éditeur=[[Perimeter Institute for Theoretical Physics]]
|consulté le= 26 janvier 2013}}</ref>.|group=note}}. L'observation d'un électron isolé dans un [[Pièges à ions de Paul et de Penning|piège de Penning]] démontre que le rayon de cette particule est inférieur à {{unité|10{{exp|-22}}|m}}<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Hans |nom1=Dehmelt
|titre=A Single Atomic Particle Forever Floating at Rest in Free Space |sous-titre=New Value for Electron Radius
|périodique=Physica Scripta
|année=1988
|volume=T22
|passage=102–110
|doi=10.1088/0031-8949/1988/T22/016
|consulté le=23 février 2010
}}</ref>. Il y a bien pourtant une constante physique que l'on appelle « ''rayon classique de l'électron'' »<ref>{{ouvrage |auteur1=[[Marc Lachièze-Rey]] |auteur2=[[Edgard Gunzig]] |titre=Le Rayonnement cosmologique : Trace de l'Univers primordial |éditeur=Masson |lieu=Paris |année=1995 |collection=De caelo |ISBN=2-225-84924-2 |EAN=9782225849244 |ISSN=1164-5962 |pages totales=216 |passage=72}}</ref>, dont la valeur bien plus grande est de {{unité|2.8179|e=-15|m}}<ref group="note">Cette valeur numérique s'obtient ainsi :
:<math>r_\mathrm{e} = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{e^2}{m_{\mathrm{e}} c^2}</math> = {{unité|2.817 940 3267(27)|m|e=-15}}
où <math>e</math> et <math>m_{\mathrm{e}}</math> sont la charge électrique et la masse de l'électron, <math>c</math> est la [[vitesse de la lumière]] dans le vide et <math>\varepsilon_0</math> est la [[permittivité]] du vide {{Harv|Griffiths|1995|p=155}}.</ref>. Cependant cette terminologie provient d'un calcul qui ignore les effets de la [[mécanique quantique]] : ce supposé rayon ne peut servir à décrire la structure fondamentale de l'électron, qui n'est pas assimilable à un objet solide et compact, mais à la fluctuation diffuse d'une onde, conformément à la [[mécanique ondulatoire]]<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Dieter |nom1=Meschede
|titre=Optics, Light and Lasers |sous-titre= The Practical Approach to Modern Aspects of Photonics and Laser Physics
|éditeur=Wiley-VCH |lien éditeur=John Wiley & Sons
|année=2004
|passage=168
|isbn=3-527-40364-7
}}</ref>{{,}}{{#tag:ref|Le rayon classique de l'électron peut être estimé de la façon suivante : supposons que la charge <math>e</math> de l'électron soit distribuée uniformément sur une surface sphérique de rayon <math>r</math>. Il est alors associé à ce système l'énergie potentielle électrostatique <math>e^2 / (8 \pi \varepsilon_0 r)</math> d'un condensateur sphérique, où <math>\varepsilon_0 </math> est la [[permittivité du vide]]. Si l'on égale cette énergie à celle de l'[[Relativité restreinte#Équivalence de l'énergie et de la masse au repos|énergie au repos]] de l'électron <math>m_{\mathrm{e}} c^2</math>, où <math>m_{\mathrm{e}}</math> est la masse de l'électron et <math>c</math> la vitesse de la lumière dans le vide, on obtient <math>r=\frac{1}{4 \pi \varepsilon_0}\frac{e^2}{m_{\mathrm{e}} c^2}</math><ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Hermann |nom1=Haken
|prénom2=Hans Christoph |nom2=Wolf
|prénom3=W. D. |nom3=Brewer
|titre=The Physics of Atoms and Quanta |sous-titre= Introduction to Experiments and Theory
|éditeur=Springer |lien éditeur=Springer Verlag
|année=2005
|passage=70
|isbn=3-540-20807-0}}</ref>.|group=note}}. Néanmoins, il donne un ordre de grandeur des dimensions pour lesquelles l'[[électrodynamique quantique]] devient importante pour comprendre la structure et le comportement de l'électron, notamment par la [[renormalisation]].
==== Durée de vie ====
Les scientifiques pensent, en s'appuyant sur des bases théoriques, que l'électron est stable : comme c'est la particule la plus légère de charge non nulle, sa désintégration violerait la [[conservation de la charge électrique]]<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=R. I. |nom1=Steinberg
|prénom2=K. |nom2=Kwiatkowski
|prénom3=W. |nom3=Maenhaut
|prénom4=N. S. |nom4=Wall
|titre=Experimental Test of Charge Conservation and the Stability of the Electron
|périodique=Physical Review D |lien périodique=Physical Review 
|éditeur=The American Physical Society 
|année=1999
|volume=61 |numéro=2
|passage=2582–2586
|doi=10.1103/PhysRevD.12.2582
|consulté le=24 février 2010
}}</ref>. Expérimentalement, la limite inférieure pour la vie moyenne de l'électron est de {{unité|2.1|e=36|s}}<ref name=Borexino/> (l'âge de l'[[Univers]] est estimé à {{unité|4.34|e=17|s}}<ref>La NASA affirme qu'il est d'environ {{unité|13.77|milliards}} d'années, consulter {{Lien web |langue=en
|nom1=NASA
|titre=How Old is the Universe?
|url=http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_age.html
|éditeur=[[National Aeronautics and Space Administration|NASA]]
|consulté le=14 janvier 2013
|date=21 décembre 2012
}}</ref>). L'électron diffère en cela des autres [[lepton]]s chargés, le [[muon]] et le [[tauon]], de courtes durées de vie<ref>{{Ouvrage |langue=en
| titre   = An Introduction to Particle Physics and the Standard Model
|prénom1= Robert |nom1= Mann |responsabilité1=professeur à l'[[université de Waterloo]], Ontario, Canada
| éditeur = CRC Press
| année   = 2010
| passage = 544-546
| isbn    = 978-1-4200-8298-2
}}</ref>.
==== Moment angulaire, spin ====
L'électron a un moment angulaire intrinsèque, ou [[spin]], de <math>\scriptstyle \frac{1}{2}</math><ref name="CODATA"/>. Cette propriété est généralement exprimée en appelant l'électron « particule de spin <math>\scriptstyle \frac{1}{2}</math> »<ref name="raith"/>. Pour ce genre de particules, la valeur absolue du spin est <math>\scriptstyle \frac{\sqrt{3}}{2} \hbar </math><ref group="note">Cette valeur <math>S</math> s'obtient à partir de la valeur du spin <math>s = 1/2</math> par :
:<math>\begin{alignat}{2}
 S & = \sqrt{s(s + 1)} \cdot \frac{h}{2\pi} \\
 & = \frac{\sqrt{3}}{2} \hbar. \\
\end{alignat}</math>

{{ouvrage |langue=en
|prénom1=M. C. |nom1=Gupta
|titre=Atomic and Molecular Spectroscopy
|éditeur=New Age Publishers
|année=2001
|passage=81
|isbn=81-224-1300-5 }}</ref>, tandis que le résultat de la mesure de la [[projection affine|projection]] du spin sur n'importe quel axe ne peut être que {{nobr|± ħ/2}}. Outre le spin, l'électron possède un [[moment magnétique]] le long de son spin<ref name="CODATA"/>. Il est approximativement égal à un [[magnéton de Bohr]]<ref name=Hanneke>{{Article |langue=en
|prénom1=B. |nom1=Odom
|prénom2=D. |nom2=Hanneke
|prénom3=B. |nom3=D'Urso
|prénom4=G. |nom4=Gabrielse
|titre=New Measurement of the Electron Magnetic Moment Using a One-Electron Quantum Cyclotron
|périodique=Physical Review Letters
|lien périodique=Physical Review 
|année=2006
|volume=97 
|passage=030801
|doi=10.1103/PhysRevLett.97.030801
|consulté le=24 février 2010
}}</ref>{{,}}<ref group="note">Le [[magnéton de Bohr]] se calcule par :
:<math> \mu_{\mathrm{B}}=\frac{e\hbar}{2m_{\mathrm{e}}}</math>,
avec <math>e</math> la [[charge élémentaire]], <math>\hbar</math> la [[constante de Planck]] réduite et <math> m_e</math> la masse de l'électron.</ref>, qui est une constante physique égale à {{unité|9.274|e=-24|[[Joule|J]]/[[Tesla (unité)|T]]}}<ref name="CODATA"/>{{,}}{{#tag:ref|Elle est plus précisément de {{unité|9.274 009 15(23)|e=-24|[[Joule|J]]/[[Tesla (unité)|T]]}}<ref name="CODATA"/>.|group=note|name=magneton-Bohr}}. La projection du spin sur la direction de la [[quantité de mouvement]] de l'électron définit la propriété connue sous le nom d'« [[hélicité (physique des particules)|hélicité]] »<ref>{{Harvsp|Anastopoulos|2008|p=261–262}}</ref>{{,}}<ref>{{Harvsp|Zitoun|2000|p=50-51}}</ref>.
==== Forme ====
La forme d'un électron, si elle existe (en tant que particule élémentaire, l'électron ne devrait pas avoir de dimension et donc pas de forme mais il est entouré d'un nuage de [[particule virtuelle|particules virtuelles]] qui lui, a une forme<ref>{{Lien web|langue = anglais|date = 26 mai 2011|titre = Not pear-shaped |url = http://www.economist.com/blogs/babbage/2011/05/particle_physics_0|site = economist.com|consulté le = 11 décembre 2015}}</ref>) ne peut être mesurée que de manière détournée : par la mesure de la répartition spatiale de sa charge électrique. Ainsi une forme de nuage parfaitement sphérique donnerait lieu à un champ électrique homogène dans toutes les directions (monopôle électrique) et une forme non sphérique donnerait lieu à un dipôle électrique ([[dipôle électrostatique]]). Le [[Modèle standard de la physique des particules|modèle standard]] suggère que le nuage n'est pas sphérique et qu'il constitue un dipôle électrique. Or il semble que la répartition de sa charge électrique soit proche d'une sphère parfaite, à {{unité|10{{exp|−27}}|cm}} près<ref>{{article |langue=fr
|titre=On ne saura jamais ce qu'est un électron
|périodique= [[Science et Vie]]
|mois= juillet |année= 2016
|pages=62
|consulté le= 11 août 2016
}}</ref>{{,}}<ref>{{article |langue=en
|url=http://www.scientificamerican.com/article/electron-spherical-electric-dipole-moment/
|titre=Electron Appears Spherical, Squashing Hopes for New Physics Theories
|auteur1=Clara Moskowitz
|périodique= [[Scientific American]]
|jour= 11 |mois= novembre |année= 2013
|consulté le= 12 août 2016
}}</ref>, c'est-à-dire que le moment de ce dipôle est quasi nul. Si l'on grossissait le nuage de particules virtuelles d'un électron de sorte qu'il ait le diamètre du système solaire, son dipôle électrostatique (supposé représenter son défaut de sphéricité) serait, au maximum, de l'ordre de la largeur d'un cheveu<ref>{{Lien web|langue = anglais|date = 26 mai 2011|titre = Electron is surprisingly round, say Imperial scientists following ten year study|url = http://www3.imperial.ac.uk/newsandeventspggrp/imperialcollege/newssummary/news_26-5-2011-8-58-6|site = imperial.ac.uk |consulté le = 9 décembre 2015}}</ref>. Ce résultat a été mesuré grâce à l'étude par laser de molécules de fluorures d'ytterbium refroidies à très basse température<ref>{{Lien web|langue = anglais|titre = Electron edm: experimental technique|url = http://www.imperial.ac.uk/centre-for-cold-matter/research/edm/ |site = imperial.ac.uk |consulté le = 10 décembre 2015}}</ref>. Si les électrons avaient un défaut de sphéricité (un moment dipolaire), leur champ électrique oscillerait et induirait des déformations de la molécule, ce qui n'a pas été mis en évidence<ref>{{Article |langue=en |nom1=Hudson |prénom1=J. J. |nom2=Kara |prénom2=D. M. |nom3=Smallman |prénom3=I. J. |nom4=Sauer |prénom4=B. E. |nom5=Tarbutt |prénom5=M. R. |nom6=Hinds |prénom6=E. A. |titre=Improved measurement of the shape of the electron |périodique=Nature |volume=473 |numéro=7348 |année=2011 |pages=493–496 |issn=0028-0836 |doi=10.1038/nature10104}}</ref>.

=== Propriétés quantiques ===
[[Fichier:Double-slit experiment results Tanamura four.jpg|thumb|left|upright=1.5|alt=4 quadrants sur fond noir montrant des taches/points blancs au départ épars et de plus en plus denses ; on y devine progressivement dans ceux du bas la silhouette pointillée de fentes.|Résultats d'une expérience montrant à la fois la nature corpusculaire et ondulatoire des électrons grâce à un instrument équivalent aux [[fentes de Young]]. Au début de l'expérience (b), des petites taches montrent les endroits où des électrons ont frappé l'écran noir. Lorsque le nombre d'électrons est suffisamment élevé (d et e), les franges d'interférence apparaissent. Le nombre d'électrons dans les photos est d'environ : (b) 200, (c) {{formatnum:6000}}, (d) {{formatnum:40000}} et (e) {{formatnum:140000}}<ref>{{Harvsp|Serway|1992|p=252-257}}</ref>.]]
L'électron présente une [[Dualité onde-corpuscule|dualité onde-particule]], qui peut être démontrée par l'expérience des [[fentes de Young]]. Cette propriété lui permet de passer à travers deux fentes parallèles simultanément, plutôt que juste une seule fente, comme cela serait le cas pour une particule classique<ref>{{Harvsp|Serway|1992|p=420-424}}</ref>. En [[mécanique quantique]], la propriété ondulatoire d'une particule peut être décrite mathématiquement comme une fonction à [[Nombre complexe|valeurs complexes]], la [[fonction d'onde]], couramment dénotée par la lettre grecque psi (''ψ''). Quand la [[valeur absolue#Extension aux nombres complexes|valeur absolue]] de cette fonction est élevée au [[carré]], cela donne la probabilité d'observer une particule dans un petit volume près de la position choisie {{incise|une [[densité de probabilité]]<ref name="munowitz">{{Harvsp|Munowitz|2005|p=162-218}}</ref>|stop}}. L'électron peut franchir une [[barrière de potentiel]] par [[effet tunnel]], phénomène que la [[mécanique newtonienne|mécanique classique]] est incapable d'expliquer et que la [[mécanique quantique]] explique en faisant appel à la notion de fonction d'onde<ref>{{Harvsp|Serway|1992|p=464 et 465 (fig. 3)}}</ref>.

[[Fichier:Asymmetricwave2.png|thumb|alt=Projection tridimensionnelle d'une figure à deux dimensions. Il y a deux collines symétriques par rapport à un axe, et des puits symétriques le long de cet axe, se reliant selon une forme de selle.|Exemple d'une [[fonction d'onde]] [[Antisymétrie|antisymétrique]] pour un état quantique de [[particule dans une boîte|deux fermions identiques dans une boîte à une dimension]]. Si les particules échangent leur position, la fonction d'onde change de signe. La fonction d'onde est ici<br />{{formule|''ψ''(''x<sub>1</sub>'', ''x<sub>2</sub>'')}} = {{formule|{{Racine|2}}[''sin''(''πx<sub>1</sub>'')''sin''(''3πx<sub>2</sub>'')]}} – {{formule|''sin''(''πx<sub>2</sub>'')''sin''(''3πx<sub>1</sub>'')}}]]

Les électrons sont des [[particules indiscernables]], parce qu'ils ne peuvent pas être distingués entre eux par leurs propriétés physiques intrinsèques. En mécanique quantique, ceci signifie qu'une paire d'électrons en présence doit pouvoir intervertir leur position sans provoquer de changement observable dans l'état du système. La fonction d'onde des fermions, notamment des électrons, est [[Antisymétrie|antisymétrique]], c'est-à-dire qu'elle change de signe lors de l'échange de deux électrons : 
: <math> \psi(r_1, r_2) = - \psi(r_2, r_1)</math>,

où <math>r_1</math> et <math>r_2</math> sont les positions des deux électrons. Comme la valeur absolue est invariable lors du changement de signe de la fonction, ceci indique que les probabilités sont les mêmes. Les [[boson]]s, tels les [[photon]]s, ont des fonctions d'onde symétriques<ref name="munowitz"/>.

Dans le cas de l'antisymétrie, les solutions de l'équation d'onde pour des électrons en interaction résultent en une probabilité nulle que deux électrons occupent la même position, ou, en tenant compte du spin, le même état. C'est la cause du [[principe d'exclusion de Pauli]], qui empêche deux électrons d'occuper le même état quantique. Ce principe explique beaucoup de propriétés des électrons. Par exemple, il permet d'affirmer que des nuages d'électrons liés au même noyau occupent des [[Orbitale atomique|orbitales]] toutes différentes, plutôt que de tous se concentrer dans l'orbitale la moins énergétique<ref name="munowitz"/>.

=== Classification selon le modèle standard ===
[[Fichier:Modèle standard des particules élémentaires.svg|thumb|upright=1.5|alt=Une table à 4 lignes et 4 colonnes, chaque cellule contenant un identificateur de particule|Les particules élémentaires selon le [[Modèle standard de la physique des particules|modèle standard]]<ref>{{Harvsp|McFee|2012|p=158-159}}</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en
|url=http://www.pha.jhu.edu/~dfehling/
|titre=The Standard Model of Particle Physics |sous-titre= A Lunchbox's Guide
|prénom1=Dave |nom1=Fehling
|mois=novembre |année= 2006
|éditeur=The Johns Hopkins University
|consulté le= 13 août 2012
}}</ref>. L'électron est en bas à gauche. Les [[quark]]s sont en violet, les [[boson]]s en rouge et les [[lepton]]s en vert. Les [[fermion]]s regroupent à la fois les quarks et les leptons.]]

Dans le [[modèle standard de la physique des particules]], les électrons appartiennent au groupe des particules subatomiques appelées « [[lepton]]s »<ref name="curtis74"/>, que les scientifiques pensent être des [[particule élémentaire|particules élémentaires]] ou fondamentales, c'est-à-dire qu'elles ne comportent pas de sous-particules. Les électrons ont la plus faible masse de toutes les particules chargées, et appartiennent à la première [[Physique des particules#Existence de trois familles|famille]] ou génération<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Paul H. |nom1=Frampton
|prénom2=P. Q. |nom2=Hung
|prénom3=Marc |nom3=Sher
|titre=Quarks and Leptons Beyond the Third Generation
|périodique=Physics Reports |lien périodique=Physics Reports
|mois=juin |année=2000
|volume=330 
|passage=263–348
|doi=10.1016/S0370-1573(99)00095-2
|consulté le=22 février 2010
}}</ref>. Ils sont soumis aux forces [[gravitation]]nelles, [[interaction faible|faibles]] et [[électromagnétisme|électromagnétiques]], mais échappent aux [[Interaction forte|interactions fortes]]<ref>{{Harvsp|Anastopoulos|2008|p=236–237}}</ref>.

Les seconde et troisième générations contiennent des [[lepton]]s chargés, le [[muon]] et le [[tauon]], identiques à l'électron sous tous rapports, sauf leur masse, bien plus élevée. Les leptons diffèrent des autres constituants de base de la matière, les [[quark]]s, parce qu'ils ne sont pas sensibles aux [[Interaction forte|interactions fortes]]. Tous les membres du groupe des leptons sont des [[fermion]]s, parce qu'ils ont un [[spin]] <math>\scriptstyle \frac{1}{2}</math><ref name="raith">{{Harvsp|Raith|Mulvey|2001}}</ref>.

=== Particules virtuelles ===

{{Article détaillé|Particule virtuelle}}

Les physiciens pensent que le vide peut être rempli de paires de particules « virtuelles », comme des électrons et des positons, qui se créent et s'annihilent rapidement ensuite<ref>{{Article |langue=en
|url texte=http://www.sciam.com/article.cfm?id=are-virtual-particles-rea&topicID=13
|titre=Are virtual particles really constantly popping in and out of existence? Or are they merely a mathematical bookkeeping device for quantum mechanics?
|prénom1=Gordon |nom1=Kane
|jour=9 |mois=octobre |année=2006
|périodique=Scientific American
|consulté le=24 février 2010 
}}</ref>. La combinaison de la variation d'énergie nécessaire à la création de ces particules, et du temps pendant lequel elles existent, reste en dessous du seuil de détectabilité exprimé par le [[principe d'incertitude]] de Heisenberg :

:<math>\Delta E \times \Delta t\,\geq\,\hbar</math>.

Pratiquement, l'énergie demandée pour créer les particules, <math>\Delta E</math>, peut être « empruntée » au [[Vide quantique|vide]] pour une durée <math>\Delta t</math>, dans la mesure où le produit n'est pas plus grand que la [[constante de Planck]] réduite <math>\hbar \approx 6,6 \times 10^{-16} \,eV.s</math><ref>{{Harvsp|Griffiths|1995|p=115}}</ref>. Donc pour une paire électron-positon virtuelle, <math>\Delta t \leq 6,6 \times 10^{-22} \, s</math><ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=John |nom1=Taylor
|titre=The New Physics
|éditeur=Cambridge University Press |lien éditeur=Cambridge University Press
|année=1989
|passage=464
|isbn=0-521-43831-4 }}</ref>.

[[Fichier:Virtual pairs near electron.png|thumb|left|alt=Une sphère avec un signe – en bas à gauche - symbolise l'électron, tandis que des paires de sphères avec des signes opposés représentent les particules virtuelle|Vue schématique de paires électron-positon virtuelles apparaissant au hasard près d'un électron (en bas à gauche). Les particules virtuelles, portant une charge électrique, [[effet de masquage|masquent en partie]] la charge de l'électron pour les autres particules. Puisqu'il y a un nombre immense de particules virtuelles qui existent à tout moment, la charge électrique de l'électron ''nu'' {{incise|si une telle entité existe}} est donc infinie selon l'[[équation de Dirac]]{{sfn|Augustin|2008|p=118}}.]]

Tant qu'une paire virtuelle électron-positon subsiste, la [[Loi de Coulomb (électrostatique)|force coulombienne]] du [[champ électrique]] ambiant entourant un électron fait que le positon est attiré par ce dernier, tandis que l'électron de la paire est repoussé. Ceci provoque ce que l'on appelle la « [[polarisation du vide]] »{{#tag:ref|Cette polarisation a été confirmée expérimentalement en 1997 en utilisant l'accélérateur de particules japonais [[Tsukuba#Les organismes de recherche et d'enseignement supérieur|TRISTAN]]<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=I. |nom1=Levine
|prénom2=D. |nom2=Koltick
|prénom3=B. |nom3=Howell
|prénom4=E. |nom4=Shibata
|prénom5=J. |nom5=Fujimoto
|prénom6=T. |nom6=Tauchi
|prénom7=K. |nom7=Abe
|prénom8=T. |nom8=Abe
|prénom9=I. |nom9=Adachi
|titre=Measurement of the Electromagnetic Coupling at Large Momentum Transfer
|périodique=Physical Review Letters |lien périodique=Physical Review 
|année=1997
|volume=78
|passage=424–427
|doi=10.1103/PhysRevLett.78.424
|consulté le=24 février 2010 
}}</ref>.|group=note}}. En fait, le vide se comporte comme un milieu ayant une [[permittivité]] diélectrique supérieure à l'unité. Donc la charge effective d'un électron est [[effet de masquage|plus faible que sa valeur nominale]]<ref>{{Harvsp|Griffiths|1995|p=190}}</ref>. Elle est de plus en plus élevée en s'approchant de la particule : les charges portées par les particules virtuelles masquent celle de l'électron<ref name="genz">{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Henning |nom1=Genz
|titre original = {{langue|de|texte=Die Entdeckung des Nichts}}
|traduction=Karin Heusch
|titre=Nothingness |sous-titre= The Science of Empty Space
|éditeur=Helix Books et Perseus Books
|année=1999
|passage=241-243 et 245-247
|isbn=0-7382-0061-1
}} {{commentaire biblio|Une autre version de l'ouvrage a été publiée en 2001 {{ISBN|978-0738206103}}.}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en
|url texte=//www.newscientist.com/article/mg15320662.300-science--more-to-electrons-than-meets-the-eye.html
|titre=More to Electrons Than Meets the Eye
|prénom1=John |nom1=Gribbin
|jour=25 |mois=janvier |année=1997
|périodique=New Scientist
|consulté le=24 février 2010
|pages=15
|url=//www.newscientist.com/article/mg15320662.300-science--more-to-electrons-than-meets-the-eye.html
}} : {{CitaBloc|{{lang|en|''The researchers discovered that the effect of this cloud of virtual particles in shielding the electron’s charge was reduced the closer a particle penetrated to the core of the electron. The true value of the electromagnetic charge near the centre of the electron was far greater than at the edge.''}}}}</ref>{{,}}{{sfn|Greene|2000|p=284}}. Les particules virtuelles provoquent un effet de masquage comparable pour la masse de l'électron<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Hitoshi |nom1=Murayama
|titre=Proceedings of the XLIInd Rencontres de Moriond on Electroweak Interactions and Unified Theories 
|sous-titre=La Thuile, Italy 
|collection=Rencontres de Moriond 
|série= 42
|année=2007 
|titre chapitre=Supersymmetry Breaking Made Easy, Viable and Generic
|url=//arxiv.org/abs/0709.3041 }}, donne 9 % de différence de masse pour un électron de la taille de la [[longueur de Planck]].</ref>.

L'interaction avec des particules virtuelles explique aussi la légère déviation (environ 0,1 %) entre le [[moment magnétique]] intrinsèque de l'électron et le magnéton de Bohr (le [[moment magnétique anomal]])<ref name=Hanneke/>{{,}}<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Julian |nom1=Schwinger |lien auteur1=Julian Schwinger
|titre=On Quantum-Electrodynamics and the Magnetic Moment of the Electron
|périodique=Physical Review |lien périodique=Physical Review
|année=1948
|volume=73 |numéro=4
|passage=416–417
|doi=10.1103/PhysRev.73.416
|consulté le=24 février 2010 
}}</ref>. La précision extraordinaire de l'accord entre cette différence prévue par la théorie et la valeur déterminée par l'expérience est considérée comme une des grandes réussites de l'[[électrodynamique quantique]]<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Kerson |nom1=Huang
|titre=Fundamental Forces of Nature |sous-titre= The Story of Gauge Fields
|éditeur=World Scientific
|année=2007
|passage=123–125
|isbn=981-270-645-3 
}}</ref>.

En [[physique classique]], le [[Moment cinétique|moment angulaire]] et le [[moment magnétique]] d'un objet dépendent de ses dimensions physiques. Il paraît donc incohérent de concevoir un électron sans dimensions possédant ces propriétés. Le paradoxe apparent peut être expliqué par la formation de [[Particule virtuelle|photons virtuels]] dans le champ électrique engendré par l'électron. Ces photons font se déplacer l'électron de façon saccadée (ce qui s'appelle ''Zitterbewegung'' en allemand, ou mouvement de tremblement)<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Leslie L. |nom1=Foldy
|prénom2=Siegfried A. |nom2=Wouthuysen
|titre=On the Dirac Theory of Spin 1/2 Particles and Its Non-Relativistic Limit
|périodique=Physical Review |lien périodique=Physical Review
|année=1950
|volume=78
|passage=29–36
|doi=10.1103/PhysRev.78.29
|consulté le=24 février 2010 
}}</ref> qui résulte en un mouvement circulaire avec une [[précession]]. Ce mouvement produit à la fois le [[spin]] et le moment magnétique de l'électron<ref name="curtis74"/>{{,}}<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Burra G. |nom1=Sidharth
|titre=Revisiting Zitterbewegung
|périodique=International Journal of Theoretical Physics
|mois=août |année=2008
|volume=48
|passage=497–506
|doi=10.1007/s10773-008-9825-8
|consulté le=24 février 2010 
}}</ref>. Dans les atomes, cette création de photons virtuels explique le [[décalage de Lamb]] observé dans les raies spectrales<ref name="genz"/>.

== Interaction ==
=== Champs électrique et magnétique ===
Un électron engendre un champ électrique qui exerce une force attractive sur une particule positivement chargée, comme un proton, et une force répulsive sur une particule négative. La valeur de cette force est donnée par la [[Loi de Coulomb (électrostatique)|loi de Coulomb]]<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Robert S. |nom1=Elliott
|titre=The History of Electromagnetics as Hertz Would Have Known It
|périodique=[[Institute of Electrical and Electronics Engineers|IEEE]] Transactions on Microwave Theory and Techniques
|mois=mai |année=1988
|volume=36 |numéro=5
|passage=806–823
|doi=10.1109/22.3600
|résumé =http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=3600
|consulté le=25 février 2010
}} {{commentaire biblio|Texte disponible pour les abonnés.}}</ref>. Quand un électron est en mouvement, il engendre aussi un [[champ magnétique]]<ref>{{Harvsp|Munowitz|2005|p=140}}</ref>, cause du [[magnétisme]]<ref>{{Harvsp|Serway|1989|p=166-167, 276-277}}</ref>. La [[Théorème d'Ampère|loi d'Ampère-Maxwell]] relie le champ magnétique au mouvement d'ensemble des électrons (le [[courant électrique]]) par rapport à un observateur. C'est cette propriété d'induction qui fournit l'[[induction électromagnétique]] qui fait tourner un [[machine électrique|moteur électrique]]<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Benjamin |nom1=Crowell
|titre=Electricity and Magnetism
|éditeur=Light and Matter
|année=2000
|passage=129–145
|isbn=0-9704670-4-4
|lire en ligne=//books.google.ca/books?id=s9QWZNfnz1oC&pg=PT129&hl=fr#v=onepage&q&f=false
}}</ref>. Le champ électromagnétique d'une particule chargée animée d'un mouvement arbitraire est exprimé par les [[Potentiel retardé|potentiels de Liénard-Wiechert]], valables même quand la vitesse de la particule s'approche de celle de la lumière ([[relativité restreinte|relativiste]])<ref>{{Ouvrage |langue=en
|titre = Electromagnetic Field Theory
|prénom1= Bo |nom1= Thidé |responsabilité1=Membre du [http://www.irf.se Swedish Institute of Space Physics]
|numéro d'édition=2
|éditeur = Upsilon Books |lieu=Uppsala, Suède
|année = 1989
|passage = 122
|pages=272
|isbn=9780486477732
|consulté le=28 décembre 2012
|lire en ligne=http://www.plasma.uu.se/CED/Book/index.html
}}</ref>.

[[Fichier:Lorentz force.svg|thumb|alt=Un graphique avec des arcs montrant le mouvement d'une particule chargée.|Une particule de charge ''q'' part de la gauche à la vitesse ''v'' à travers un champ magnétique ''B'' orienté vers le lecteur. Puisque ''q'' est négatif pour un électron, il suit donc une trajectoire incurvée vers le haut. Si la charge de la particule est nulle, elle se déplace en ligne droite. Si elle est de charge positive, sa trajectoire est incurvée vers le bas.]]

Quand un électron se déplace dans un champ magnétique, il est soumis à une [[force de Lorentz]], dirigée perpendiculairement au plan défini par le champ et la vitesse de l'électron. Cette force perpendiculaire à la trajectoire contraint l'électron, dans un champ magnétique uniforme, à suivre une trajectoire [[hélice (géométrie)|hélicoïdale]] dans le champ, sur un cylindre (imaginaire) dont le rayon est appelé « [[rayon de Larmor]] ». L'accélération due à ce mouvement en courbe conduit l'électron à émettre de l'énergie sous forme de [[rayonnement synchrotron]]<ref>{{Harvsp|Munowitz|2005|p=160}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Rohan |nom1=Mahadevan
|prénom2=Ramesh |nom2=Narayan
|prénom3=Insu |nom3=Yi
|titre=Harmony in Electrons |sous-titre= Cyclotron and Synchrotron Emission by Thermal Electrons in a Magnetic Field
|périodique=Astrophysical Journal |lien périodique=The Astrophysical Journal
|année=1996
|volume=465 
|passage=327–337
|doi=10.1086/177422
|url texte=http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?db_key=AST&bibcode=1996ApJ...465..327M&letter=.&classic=YES&defaultprint=YES&whole_paper=YES&page=327&epage=327&send=Send+PDF&filetype=.pdf |format électronique=pdf
|consulté le=25 février 2010
}}</ref>{{,}}<ref group=note>Le rayonnement émis par des électrons non relativistes est parfois nommé « [[rayonnement cyclotron]] ».</ref>. L'émission d'énergie à son tour provoque un recul de l'électron, ce qui est connu sous le nom de « [[Force d'Abraham-Lorentz#Force d.27Abraham-Lorentz-Dirac|force d'Abraham-Lorentz-Dirac]] », qui crée une friction qui ralentit l'électron. Cette force est provoquée par une réaction du propre champ de l'électron<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Fritz |nom1=Rohrlich
|titre=The Self-Force and Radiation Reaction
|périodique=American Journal of Physics
|mois=décembre |année=1999
|volume=68 |numéro=12
|passage=1109–1112
|doi=10.1119/1.1286430
|consulté le=25 février 2010
}}</ref>.

=== Interaction électromagnétique ===
En [[électrodynamique quantique]], l'interaction électromagnétique entre particules est transmise par des photons. Un électron isolé, qui ne subit pas d'accélération, ne peut pas émettre ni absorber un photon réel : ceci violerait la [[conservation de l'énergie]] et de la [[quantité de mouvement]]. En revanche, des [[Particule virtuelle#Particules virtuelles et interactions|photons virtuels]] peuvent transférer de la quantité de mouvement entre deux particules chargées. C'est cet échange de photons virtuels qui, en particulier, engendre la force de Coulomb<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Howard |nom1=Georgi
|titre=The New Physics
|éditeur=Cambridge University Press |lien éditeur=Cambridge University Press
|année=1989
|titre chapitre = Grand Unified Theories
|passage=427
|isbn=0-521-43831-4
}}</ref>. Une émission d'énergie peut avoir lieu quand un électron en mouvement est défléchi par une particule chargée, comme un proton. L'accélération de l'électron résulte en émission de [[rayonnement continu de freinage]]<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=George J. |nom1=Blumenthal
|prénom2=Robert J. |nom2=Gould
|titre=Bremsstrahlung, Synchrotron Radiation, and Compton Scattering of High-Energy Electrons Traversing Dilute Gases
|périodique=Reviews of Modern Physics |lien périodique=Reviews of Modern Physics
|année=1970
|volume=42
|passage=237–270
|doi=10.1103/RevModPhys.42.237
|consulté le=25 février 2010
}}</ref>.

[[Fichier:Bremsstrahlung.svg|thumb|left|alt=Une courbe montre le mouvement de l'électron ; un point rouge montre le noyau, et une ligne ondulée le photon émis.|Ici, le [[rayonnement continu de freinage]] est produit par un électron ''e'' défléchi par le champ électrique d'un noyau atomique. Le changement d'énergie <math>E_2 - E_1</math> détermine la fréquence ''f'' du photon émis.]]

Une [[collision inélastique]] entre un photon (lumière) et un électron solitaire (libre) s'appelle « [[diffusion Compton]] ». Cette collision résulte en un transfert d'énergie et de [[Quantité de mouvement|moment]] entre les particules, qui modifie la longueur d'onde du photon par une quantité appelée « [[Diffusion Compton#Variation de la longueur d'onde du photon incident|décalage Compton]] »{{#tag:ref|Le changement de longueur d'onde <math> \Delta \lambda</math> dépend de l'angle de recul <math> \theta</math> de la façon suivante :
: <math> \Delta \lambda = h (1 - \cos \theta)/(m_ec)</math>
où <math>h</math> est la [[constante de Planck]], <math>m_e</math> la masse de l'électron et ''c'' est la [[vitesse de la lumière]] dans le vide<ref>{{Harvsp|Zombeck|2007|p=393 et 396}}</ref>.|group=note}}. La valeur maximale de ce décalage est <math>h/(m_e\,c)</math> (avec <math>h</math>, la [[constante de Planck]], <math>m_e</math>, la masse de l'électron et <math>c</math>, la [[vitesse de la lumière]]), que l'on désigne sous le nom de « longueur d'onde de Compton »<ref>{{Ouvrage |langue=en
|titre=X-Rays as a Branch of Optics
|sous-titre=Nobel Lecture, December 12, 1927
|prénom1=Arthur H. |nom1=Compton |lien auteur1=Arthur Compton
|année=2008
|éditeur=[[Fondation Nobel]]
|passage=17
|url=https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/compton-lecture.pdf |format électronique=pdf
|consulté le=25 février 2010
}}</ref>. Pour un électron, elle vaut {{unité|2.43|e=-12|m}}<ref name="CODATA"/>. Une telle interaction entre la lumière et les électrons libres est appelée « [[diffusion Thomson]] » ou « diffusion linéaire de Thomson »<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Szu-yuan |nom1=Chen
|prénom2=Anatoly |nom2=Maksimchuk
|prénom3=Donald |nom3=Umstadter
|titre=Experimental Observation of Relativistic Nonlinear Thomson Scattering
|périodique=Nature |lien périodique=Nature (revue)
|année=1998
|volume=396
|passage=653–655
|doi=10.1038/25303
|consulté le=25 février 2010
}}</ref>.

La force relative de l'interaction électromagnétique entre deux particules, comme un électron et un proton, est donnée par la [[constante de structure fine]]. C'est une quantité sans dimension formée par le rapport de deux énergies : l'énergie électrostatique d'attraction (ou de répulsion) à la distance d'une longueur d'onde de Compton, et l'énergie au repos de la charge. La constante est donnée par {{nobr|''α'' ≈ {{unité|7.297353|e=-3}}}}, qui vaut approximativement 1/137<ref name="CODATA" />.

Quand des électrons et des positons entrent en collision, ils peuvent s'annihiler, donnant 2 ou 3 photons. Si l'électron et le positon ont un moment négligeable, il peut se former un [[état lié]] ([[positronium]]) avant que l'annihilation ne se produise, donnant 2 ou 3 photons, dont l'énergie totale est {{unité|1.022|MeV}}<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Robert |nom1=Beringer
|prénom2=C. G. |nom2=Montgomery
|titre=The Angular Distribution of Positron Annihilation Radiation
|périodique=Physical Review |lien périodique=Physical Review
|année=1942
|volume=61 |numéro=5–6
|passage=222–224
|doi=10.1103/PhysRev.61.222
|consulté le=26 février 2010
}}</ref>{{,}}<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Jerry |nom1=Wilson
|prénom2=Anthony |nom2=Buffa
|titre=College Physics
|numéro d'édition=4
|éditeur=Prentice Hall |lien éditeur=Prentice Hall
|année=2000
|passage=888
|isbn=0-13-082444-5
}}</ref>. Par ailleurs, des photons de haute énergie peuvent se transformer en une paire d'électron et positon par un processus inverse de l'annihilation que l'on appelle « [[Création de paires|production de paires]] », mais seulement en présence d'une particule chargée proche, comme un noyau, susceptible d'absorber le moment de recul<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Jörg |nom1=Eichler
|titre=Electron–Positron Pair Production in Relativistic Ion–Atom Collisions 
|périodique=Physics Letters A |lien périodique=Physics Letters A
|jour=14 |mois= novembre |année=2005
|volume=347 |numéro=1–3
|passage=67–72
|doi=10.1016/j.physleta.2005.06.105
|consulté le=26 février 2010
}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=J. H. |nom1=Hubbell
|titre=Electron Positron Pair Production by Photons |sous-titre=A historical overview
|périodique=Radiation Physics and Chemistry |lien périodique=Radiation Physics and Chemistry
|mois=juin |année=2006 |volume=75
|numéro=6
|passage=614–623
|doi=10.1016/j.radphyschem.2005.10.008
|consulté le=26 février 2010
}}</ref>.

En théorie des [[Interaction électrofaible|interactions électrofaibles]], la composante [[chiralité#En physique des particules|gauche]] de la fonction d'onde de l'électron forme un doublet d'[[isospin faible]] avec le [[neutrino-électron]]. Vis-à-vis des [[interaction faible|interactions faibles]], les neutrinos-électrons se comportent en effet comme des électrons. Chaque membre de ce doublet peut subir une interaction par [[interaction faible#Courant chargé|courant chargé]] transformant l'un en l'autre par émission ou absorption de boson W{{exp|±}}, cette transformation étant à la base de la [[Radioactivité β|désintégration β]] des noyaux. L'électron, comme le neutrino, peut subir une interaction par [[interaction faible#Courant neutre|courant neutre]] couplé au Z{{exp|0}}, ce qui est notamment la cause de la diffusion électron-neutrino<ref>{{ouvrage |langue=en 
|prénom1=Chris |nom1=Quigg 
|titre=TASI 2000 |sous-titre= Flavor Physics for the Millennium 
|éditeur=arXiv |lieu=Boulder, Colorado 
|année=2000 |mois=juin |jour=4–30 
|titre chapitre=The Electroweak Theory 
|passage=80 
|présentation en ligne=http://fr.arxiv.org/abs/hep-ph/0204104 
|consulté le=26 février 2010 }}</ref>. En plus de l'isospin, l'électron est doté d'une [[hypercharge]] selon la [[Interaction électrofaible|théorie électrofaible]]{{sfn|Augustin|2008|p=119}}.

=== Atomes et molécules ===

{{Article détaillé|Atome}}

[[Fichier:Hydrogen Density Plots-fr.png|thumb|upright=1.5|alt=Tableau de 5 colonnes et 5 rangées, chaque cellule donnant une densité de probabilité codée en couleurs.|[[Coordonnées cartésiennes|Plan cartésien]], centré sur un noyau d'[[hydrogène]], présentant des [[densité de probabilité|densités de probabilité]] pour les quelques premières [[orbitale atomique|orbitales de l'atome]]. Le niveau d'énergie d'un électron lié détermine l'orbitale qu'il occupe, et la couleur reflète la probabilité de trouver l'électron à une position donnée.]]
<div style="width:150px; float:right; clear:right; margin-top:-15px">
{{boîte déroulante/début|titre=Animation|arrondi=5px|align=center|alignT=left|couleurFondT=#a0ffa0|couleurFondB=#a0ffa0}}[[Fichier:Hydrogen Wave.gif]]
{{boîte déroulante/fin}}
</div>
Un électron peut être « lié » au noyau d'un atome par la [[Loi de Coulomb (électrostatique)|force de Coulomb]] attractive<ref>{{ouvrage |langue=fr
|prénom1=Raymond |nom1=Serway |lien auteur1=Raymond Serway
|titre=Physique I |sous-titre=Mécanique
|traduction=Robert Morin
|éditeur=Les éditions HRW Ltée
|année=1985
|passage=125-126
|isbn=0-03-926355-X
}}</ref>. Un système d'électrons liés à un noyau en nombre égal à la charge positive de ce dernier est appelé un « [[atome]] neutre »<ref>{{Lien web |langue=fr
|url=http://biblio.alloprof.qc.ca/PagesAnonymes/DisplayFiches.aspx?ID=6020
|titre=6020 – Les modèles atomiques
|auteur=Allô prof
|année= 2012
|éditeur=[[Allô prof]]
|consulté le= 14 août 2012
|citation=Un atome neutre possède toujours autant de protons que d'électrons.}}</ref>. Si le nombre d'électrons est différent, le système s'appelle un « [[ion]] »<ref>{{Lien web |langue=fr
|url=http://www.assistancescolaire.com/eleve/TS/chimie/lexique/A-anion-cation-cxa65#/I-ion-cxi15
|titre=Ion
|auteur=asp
|année= 2012
|éditeur=Assistance scolaire personnalisée
|consulté le= 14 août 2012
}}</ref>. Le noyau des atomes comporte des [[proton]]s et, en général, des [[neutron]]s. Les atomes sont donc formés de trois particules : électrons, neutrons et protons<ref>{{Ouvrage |langue=fr
| titre = Le Dossier électronucléaire
| nom1= Syndicat CFDT de l'énergie atomique
| éditeur = Seuil |collection=Points Sciences
| jour={{1er}} |mois=janvier | année = 1980
| passage = 21
| isbn = 978-2020054034
}}</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=fr
|url=http://www.cea.fr/jeunes/themes/la-radioactivite/l-atome/au-caeur-de-la-matiere-les-atomes
|titre=Au cœur de la matière : les atomes (1/4) 
|auteur=CEA
|année= 2013
|éditeur=Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
|consulté le= 3 mars 2013
}}</ref>. Le comportement ondulatoire d'un électron lié est décrit par une fonction appelée « [[orbitale atomique]] ». Chaque orbitale a son propre ensemble de nombres quantiques, tels que l'énergie, le [[moment cinétique|moment angulaire]] et la projection de ce dernier sur un axe donné<ref>{{Harvsp|Serway|1992|p=475-479}}</ref>. Suivant le [[principe d'exclusion de Pauli]], chaque orbitale ne peut être occupée au plus que par deux électrons, de spins différents<ref>{{Ouvrage |langue=en
| titre = Quantum Physics For Dummies
|prénom1= Steven |nom1= Holzner
| éditeur = For Dummies
| passage = 251
|pages=336
|année=2009 |mois=janvier |jour=16
| isbn = 978-0470381885
|lire en ligne=//books.google.ca/books?id=pRRq8vCFvzEC&pg=PA251&dq=Pauli+exclusion+principle&hl=fr&sa=X&ei=uG_eUKnGM-fO0QHU9YDgAw&ved=0CD0Q6AEwAQ#v=onepage&q=Pauli%20exclusion%20principle&f=false}}</ref>.

Les électrons peuvent changer d'orbitale par émission ou absorption d'un [[photon]] dont l'énergie égale la différence d'énergie potentielle entre ces [[orbitale atomique|orbitales atomiques]]<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Robert S. |nom1=Mulliken
|titre=Spectroscopy, Molecular Orbitals, and Chemical Bonding
|périodique=Science |lien périodique=Science (revue)
|année=1967
|volume=157 |numéro=3784
|passage=13–24
|doi=10.1126/science.157.3784.13
|consulté le=26 février 2010
}}</ref>. D'autres méthodes de transfert d'orbitale comprennent les collisions avec des particules comme les électrons, et l'[[Électron Auger|effet Auger]]<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Eric H. S. |nom1=Burhop
|titre=The Auger Effect and Other Radiationless Transitions
|éditeur=Cambridge University Press |lien éditeur=Cambridge University Press
|lieu=New York
|année=1952
|passage=2–3
}}</ref>. Pour s'échapper d'un atome, l'énergie de l'électron doit être hissée au-dessus de son [[énergie de dissociation d'une liaison|énergie de liaison]] à l'atome. Ceci peut arriver dans l'[[effet photoélectrique]], quand un photon incident a une énergie qui dépasse l'[[énergie d'ionisation]] de l'électron qui l'absorbe<ref name="grupen">{{ouvrage |langue=en 
|prénom1=Claus |nom1=Grupen 
|titre=Instrumentation in Elementary Particle Physics, VIII 
|collection=AIP Conference Proceedings 
|éditeur=Dordrecht, D. Reidel Publishing Company |lieu= Istanbul 
|année=1999 |mois=juin |jour=28 
|volume=536 
|doi=10.1063/1.1361756 
|titre chapitre= Physics of Particle Detection 
|passage=3–34 
|présentation en ligne= http://link.aip.org/link/?APCPCS/536/3/1 
|consulté le= 26 février 2010 
}}</ref>.

Le moment angulaire orbital des électrons est [[nombre quantique|quantifié]]. Comme l'électron est chargé, il produit un moment magnétique orbital proportionnel à son moment angulaire. Le moment magnétique total d'un atome est égal à la somme des moments magnétiques propres et orbitaux de tous les électrons et du noyau. Celui du noyau, cependant, est négligeable par rapport à celui des électrons. Les moments magnétiques des électrons qui occupent la même orbitale (électrons ''en paire'') s'annulent<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=David |nom1=Jiles
|titre=Introduction to Magnetism and Magnetic Materials
|éditeur=CRC Press
|lien éditeur=CRC Press
|année=1998
|passage=280–287
|isbn=0-412-79860-3
}}</ref>.

En physique, la [[liaison chimique]] entre atomes résulte d'interactions électromagnétiques, décrites par les lois de la mécanique quantique<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Per Olov |nom1=Löwdin
|prénom2=Erkki |nom2=Erkki Brändas
|prénom3=Eugene S. |nom3=Kryachko
|titre=Fundamental World of Quantum Chemistry
|sous-titre=A Tribute to the Memory of Per-Olov Löwdin
|éditeur=Springer |lien éditeur=Springer Verlag
|année=2003
|passage=393–394
|isbn=1-4020-1290-X
}}</ref>. Selon leur proximité du noyau, les chimistes considèrent les [[Électron de cœur|électrons de cœur]] et les [[couche de valence|électrons de valence]] ; ce sont ces derniers qui interviennent dans la liaison chimique<ref>{{Lien web |langue=en
|url=http://dl.clackamas.cc.or.us/ch104-06/valence_electrons.htm
|titre=Valence Electrons
|auteur=Eden Francis
|année= 2002
|éditeur=Clackamas Community College
|consulté le= 29 décembre 2012}}</ref>. Les plus fortes sont les [[Liaison covalente|liaisons covalentes]] et les [[liaison ionique|liaisons ioniques]], qui permettent la formation de [[molécule]]s<ref name="Pauling">{{Harvsp|Pauling|1960}}</ref>. Dans une molécule, les électrons se déplacent sous l'influence de plusieurs noyaux, et occupent des [[Théorie de l'orbitale moléculaire|orbitales moléculaires]], de la même façon qu'ils occupent des orbitales dans des atomes isolés<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Donald Allan |nom1=McQuarrie
|prénom2=John Douglas |nom2=Simon
|titre=Physical Chemistry |sous-titre= A Molecular Approach
|éditeur=University Science Books
|année=1997
|passage=325–361
|isbn=0-935702-99-7
}}</ref>. Un facteur fondamental dans ces structures moléculaires est l'existence de paires d'électrons : celles-ci sont des électrons de spins opposés, ce qui leur permet d'occuper la même orbitale moléculaire sans violer le principe d'exclusion de Pauli (de la même manière que dans les atomes). Les orbitales moléculaires différentes ont des distributions spatiales de densité d'électrons différentes. Par exemple, dans les paires liantes {{incise|qui lient les atomes ensemble|stop}}, on trouve des électrons avec une densité maximale dans un relativement petit volume entre les atomes. Au contraire, pour les paires non liantes, les électrons sont distribués dans un grand volume autour des noyaux<ref>{{Article |langue= en
 |prénom1     = R.       |nom1 = Daudel
 |prénom2     = R. F. W. |nom2= Bader
 |prénom3     = M. E. |nom3= Stephens
 |prénom4     = D. S.  |nom4= Borrett
 |titre        = The Electron Pair in Chemistry
 |périodique  = Canadian Journal of Chemistry
 |date         = 11 octobre 1973
 |volume       = 52
 |passage      = 1310–1320
 |url texte    = http://www.nrcresearchpress.com/doi/pdf/10.1139/v74-201 |format électronique=Pdf
 |consulté le = 26 février 2010
}}</ref>. C'est l'existence de paires liantes, où des électrons périphériques sont mis en commun par deux atomes voisins, qui caractérise la liaison covalente. La liaison ionique s'établit lorsque deux ''ions'' sont fortement liés par attraction [[électrostatique]]<ref>{{Ouvrage |langue=fr
| titre = Chimie générale
| prénom1=John W. |nom1= ill
| prénom2= Ralph H. |nom2= Petrucci
| prénom3= Martin |nom3= Lamoureux
| prénom4= Martin |nom4= Dion
| éditeur = Éditions du Renouveau Pédagogique |lieu=Saint-Laurent, Canada
| année = 2002
| passage = 282
| isbn = 2-7613-1206-6 }}</ref>, ce qui se produit si un électron d'un atome a une orbitale moléculaire majoritairement située à proximité de l'autre atome.

Les [[réaction d'oxydoréduction|réactions d'oxydoréduction]] {{incise|des échanges d'électrons}} englobent la [[combustion]], la [[métallurgie]], l'[[électrochimie]], la [[corrosion]] et la [[respiration cellulaire]]<ref>{{Ouvrage |langue=fr
| titre = Cours de chimie physique
| prénom1= Paul |nom1= Arnaud
| éditeur = Dunod
| année = 1988
| lieu = Paris
| passage = 412-415
| isbn = 2-04-018602-6 
}}</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage 
| titre = Chimie générale
| prénom1= Donald A. |nom1= Mc Quarrie
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| traduction=Paul Depovere
| numéro d'édition=3
| éditeur = De Boeck Université
| année = 1992
| passage = 766-768
| isbn = 2-8041-1496-1 
}}</ref>.

=== Conductivité électrique ===
[[Fichier:Lightning over Oradea Romania cropped.jpg|right|thumb|alt=Quatre éclairs frappent le sol|Un éclair de [[foudre]] consiste en premier lieu en un courant d'électrons<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Vladimir A. |nom1=Rakov
|prénom2=Martin A. |nom2=Uman
|titre=Lightning |sous-titre= Physics and Effects
|éditeur=Cambridge University Press |lien éditeur=Cambridge University Press
|année=2007 
|passage=4
|isbn=0-521-03541-4
}}</ref>. Le potentiel électrique nécessaire pour la foudre peut être engendré par un effet [[Triboélectricité|triboélectrique]]<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Gordon R. |nom1=Freeman
|titre=Triboelectricity and some associated phenomena
|périodique=Materials science and technology
|année=1999
|volume=15 |numéro=12
|passage=1454–1458
}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Keith M. |nom1=Forward
|prénom2=Daniel J. |nom2=Lacks
|prénom3=R. Mohan |nom3=Sankaran
|titre=Methodology for Studying Particle–Particle Triboelectrification in Granular Materials
|périodique=Journal of Electrostatics
|mois=mai |année=2009
|volume=67 |numéro=2–3
|passage=178–183
|résumé=http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V02-4V9YXWW-2&_user=10&_coverDate=05%2F31%2F2009&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=228dc69e6e8190defc391c03c12ad8ff
|consulté le=26 février 2010
}}</ref>.]]

Si un corps a trop d'électrons, ou pas assez, pour équilibrer les charges positives des noyaux, il a une charge électrique non nulle : négative s'il y a trop d'électrons ; positive dans le cas contraire. Si les charges s'équilibrent, le corps est dit neutre<ref>{{Harvsp|Serway|1989|p=2-4}}</ref>.

Des électrons se déplaçant indépendamment, comme dans le vide, sont dits « libres ». Les électrons de valence dans les métaux se comportent aussi comme s'ils étaient libres. De plus, il peut y avoir dans un solide des [[Trou d'électron|trous]], qui sont des endroits où manque un électron. Ces trous peuvent être comblés par les électrons voisins, mais cela ne fera que déplacer les trous. On peut avoir dans des solides une prédominance de la conduction de l'électricité par le déplacement de trous, plutôt que par le déplacement d'électrons. En fait, les particules porteuses de charge dans les métaux et autres solides sont des « quasi-particules », de charge électrique négative ou positive, semblables aux électrons réels<ref>{{ouvrage |langue=en 
|prénom1=Liang-fu |nom1=Lou
|titre=Introduction to Phonons and Electrons
|éditeur=World Scientific
|année=2003
|isbn=978-981-238-461-4
}}</ref>.

Quand les électrons libres se déplacent {{incise|que ce soit dans le vide ou dans un métal|stop}}, ils produisent un courant de charges net, que l'on appelle [[courant électrique]], qui engendre un [[champ magnétique]]. De même, un courant peut être engendré par un champ électrique, éventuellement provoqué par un champ magnétique variable ([[induction électromagnétique]]). Ces interactions sont décrites mathématiquement par les [[équations de Maxwell]]<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Bhag S. |nom1=Guru
|prénom2= Hüseyin R. |nom2=Hızıroğlu
|titre=Electromagnetic Field Theory
|éditeur=Cambridge University Press |lien éditeur=Cambridge University Press
|année=2004
|passage=138 et 276
|isbn=0-521-83016-8
}}</ref>.

À une température donnée, chaque matériau a une [[conductivité électrique]] qui détermine la valeur du courant électrique quand un [[potentiel électrique]] est appliqué. Des exemples de bons conducteurs comprennent des métaux comme le [[cuivre]] et l'[[or]], tandis que le verre et le [[Polytétrafluoroéthylène|Teflon]] sont de mauvais conducteurs (ce sont des [[Isolant électrique|isolants]]). Dans tout matériau [[diélectrique]], les électrons restent liés à leurs atomes respectifs, et le matériau se comporte comme un [[isolant électrique]]. La plupart des [[semi-conducteur]]s ont un degré de conductivité variable entre les extrêmes du conducteur et de l'isolant<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=M. K. |nom1=Achuthan
|prénom2=K. N. |nom2=Bhat
|titre=Fundamentals of Semiconductor Devices
|éditeur=Tata McGraw-Hill
|année=2007
|passage=49–67
|isbn=0-07-061220-X
}}</ref>. Par ailleurs, les [[Liaison métallique|métaux]] ont une structure en [[Théorie des bandes|bandes électroniques]] dont certaines ne sont que partiellement remplies. La présence de ce type de bandes permet aux électrons de se comporter comme s'ils étaient libres ou délocalisés. Quand un champ électrique est appliqué, ils peuvent se déplacer comme les molécules d'un gaz (appelé « [[Condensat fermionique|gaz de Fermi]] »)<ref name="Ziman">{{ouvrage |langue=en
|prénom1=J. M. |nom1=Ziman
|titre=Electrons and Phonons |sous-titre= The Theory of Transport Phenomena in Solids
|éditeur=Oxford University Press |lien éditeur=Oxford University Press
|année=2001
|passage=260
|isbn=0-19-850779-8
}}</ref> à travers la matière, un peu comme des électrons libres. Ces phénomènes sont à la base de toute l'[[électricité]] : [[électrocinétique]], [[Électronique (technique)|électronique]] et [[radioélectricité]].

En raison des collisions entre électrons et atomes, la [[vitesse de dérive]] des électrons dans un conducteur est de l'ordre du mm/s. Cependant la vitesse à laquelle un changement de courant en un point de la matière se répercute sur les courants en d'autres points, la [[Vitesse d'une onde|célérité]], est typiquement 75 % de la [[vitesse de la lumière]] dans le vide<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Peter |nom1=Main
|titre=When Electrons Go With the Flow |sous-titre= Remove the obstacles that create electrical resistance, and you get ballistic electrons and a quantum surprise 
|périodique=New Scientist |lien périodique=New Scientist
|jour=12 |mois=juin |année=1993
|volume=1887
|passage=30
|url texte=//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
|consulté le=27 février 2010
}}</ref>. Ceci se produit parce que les signaux électriques se propagent comme une onde, avec une vitesse qui ne dépend que de la [[Permittivité|constante diélectrique]], ou permittivité<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Glenn R. |nom1=Blackwell
|titre=The Electronic Packaging Handbook
|éditeur=CRC Press |lien éditeur=CRC Press
|année=2000
|passage=6.39–6.40
|isbn=0-8493-8591-1
}}</ref>, du milieu.

Les métaux sont de relativement bons conducteurs de la chaleur, avant tout parce que les électrons délocalisés peuvent transporter de l'[[énergie thermique]] d'un atome à l'autre. Cependant, contrairement à la conductivité électrique, la conductivité thermique d'un métal est pratiquement indépendante de la température. Ceci s'exprime mathématiquement par la [[loi de Wiedemann et Franz]]<ref name="Ziman"/>, qui dit que le rapport de la [[conductivité thermique]] à la [[conductivité électrique]] est proportionnel à la température. Comme le désordre thermique du réseau du métal accroît la [[résistivité]] du milieu, cela conduit le courant électrique à dépendre de la température<ref name="Durrant">{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Alan |nom1=Durrant
|titre=Quantum Physics of Matter |sous-titre= The Physical World
|éditeur=CRC Press |lien éditeur=CRC Press
|année=2000
|passage=43, 71–78
|isbn=0-7503-0721-8
}}</ref>. Dans les matériaux conducteurs, les électrons entrent en collision entre eux à un certain taux. Ces collisions expliquent la résistance électrique et les pertes d'énergie. Dans les métaux dits étranges, le nombre de collisions est nettement plus grand que celui des matériaux conducteurs. Lorsque soumis à une très basse température, un matériau constitué d'un [[cuprate]] perd toute résistance électrique. S'il est de plus soumis à une champ magnétique très grand, le taux de collisions des électrons ne peut pas excéder une certaine limite, qui semble indépendante du type de matériau<ref>{{article |url=https://www.quebecscience.qc.ca/sciences/les-10-decouvertes-de-2021/vitesse-coeur-matiere/ |titre=Une limite de vitesse au coeur de la matière |auteur1=Joël Leblanc |date=2022-01-06 |périodique=Québec Science}}</ref>{{,}}<ref>{{article |langue=en
|auteur1=Gaël Grissonnanche, 
|auteur2=Yawen Fang
|auteur3=Anaëlle Legros
|auteur4=Simon Verret
|auteur5=Francis Laliberté
|auteur6=Clément Collignon 
|auteur7=Jianshi Zhou
|auteur8=David Graf
|auteur9=Paul A. Goddard
|auteur10=[[Louis Taillefer]]
|auteur11=B. J. Ramshaw 
|titre=Linear-in temperature resistivity from an isotropic Planckian scattering rate
|date=28 juillet 2021
|périodique=Nature
|volume=595 
|pages=667-672 
|année=2021
|résumé=https://www.nature.com/articles/s41586-021-03697-8
|doi=10.1038/s41586-021-03697-8}}</ref>.

Quand on les refroidit en dessous d'une [[température critique]], les substances peuvent subir une [[transition de phase]] qui leur fait perdre toute résistivité au courant électrique, phénomène appelé « [[supraconductivité]] ». Dans la [[théorie BCS]], ce comportement est expliqué par des paires d'électrons (formant des [[boson]]s) qui entrent dans l'état connu sous le nom de « [[condensat de Bose-Einstein]] ». Ces [[paire de Cooper|paires de Cooper]] voient leur mouvement couplé à la matière environnante par des vibrations du réseau nommées « [[phonon]]s », évitant ainsi les collisions avec les atomes responsables de la résistance électrique<ref>{{Ouvrage | langue=en
| prénom1= John |nom1= Bardeen
| titre = Electron-Phonon Interactions and Superconductivity
| sous-titre = Nobel Lecture, December 11, 1972
| éditeur = [[Fondation Nobel]] | lieu = Oslo
| année = 1972
| passage=16
| lire en ligne=https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/bardeen-lecture-1.pdf |format électronique=pdf
}}</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage |langue=en
| prénom1= Leon N. |nom1= Cooper
| titre = Microscopic Quantum Interference Effects in the Theory of Superconductivity
| sous-titre = Nobel Lecture, December 11, 1972
| éditeur = [[Fondation Nobel]] | lieu = Oslo
| année = 1972
|passage=21
| lire en ligne=https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/cooper-lecture.pdf |format électronique=pdf
}}</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage |langue=en
| prénom1= Robert |nom1= Schrieffer
| titre = Macroscopic Quantum Phenomena from Pairing in Superconductors
| sous-titre = Nobel Lecture, December 11, 1972
| éditeur = [[Fondation Nobel]] | lieu = Oslo
| année = 1972
| passage=12
|lire en ligne=https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/schrieffer-lecture.pdf |format électronique=pdf
}}</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage |langue=fr
| titre   = Physique de l'état solide
|prénom1= Charles |nom1= Kittel |lien auteur1=Charles Kittel
|traduction = Nathalie Bardou, d<sup>re</sup> ès sciences physiques, et Évelyne Kolb, maître de conférence à l'[[université Pierre-et-Marie-Curie]]
| éditeur = Dunod
| numéro d'édition=7
| année   = 1998
| lieu    = Paris
| passage = 320-322
| isbn    = 2-10-003267-4
}}</ref>.

Dans les conducteurs solides, les électrons sont des quasi-particules. Quand ils sont fortement confinés aux températures proches du [[zéro absolu]], ils se comportent comme s'ils se décomposaient en deux autres [[quasi-particule]]s, des spinons et des chargeons<ref>{{Lien web |langue=fr
|url=http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/physique-2/d/chargeon_12063/
|titre=Chargeon
|auteur=Futura-Sciences
|année= 2012
|éditeur=Futura-Sciences
|consulté le= 14 août 2012}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en
|url=//www.sciencemag.org/content/325/5940/597
|résumé=http://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090730141607.htm
|titre=Probing Spin-Charge Separation in a Tomonaga-Luttinger Liquid
|prénom1=Yodchay |nom1=Jompol
|prénom2= C. J. B. |nom2=Ford
|prénom3= J. P. |nom3=Griffiths
|prénom4= I. |nom4=Farrer
|prénom5= G. A. |nom5=Jones
|prénom6= D. |nom6=Anderson
|prénom7= D. A. |nom7=Ritchie
|prénom8= T. W. |nom8=Silk
|prénom9= A. J.|nom9=Schofield
|jour=31 |mois=juillet |année=2009
|lien périodique=Science (revue)
|périodique=Science
|volume=325 |numéro=5940
|passage=597-601
|doi=10.1126/science.1171769 
|consulté le=27 février 2010
}}</ref>. La première transporte le spin et le moment magnétique ; la seconde, la charge électrique : c'est la [[séparation spin-charge]].

=== Interaction de la lumière et des électrons ===
{{CitaBloc|Je veux [...] vous parler du domaine de la physique le mieux connu, à savoir l'interaction de la lumière et des électrons. La plupart des phénomènes qui vous sont familiers mettent en jeu cette interaction de la lumière et des électrons {{incise|c'est le cas, par exemple, de l'ensemble des phénomènes physiques traités par la [[chimie]] et la [[biologie]]|stop}}. Seuls les phénomènes de [[gravitation]] et les processus nucléaires échappent à cette théorie [...]|[[Richard Feynman]]<ref>{{Harvsp|Feynman|1987|p=109}}</ref>}}

[[Fichier:Park zamkowy w Pszczynie 03promykjck.jpg|thumb|upright=1.5|alt=La lumière du Soleil, qui provient du haut à la droite, illumine le sol d'une forêt qui comprend des arbres feuillus|La [[diffusion Rayleigh]] explique l'[[effet Tyndall]], lequel se manifeste lorsque des rayons solaires passent à travers la [[brume]] : la lumière est [[Diffusion des ondes|diffusée]].]]
L'[[incandescence]], qui apparaît dans les matériaux chauffés<ref>{{Ouvrage|langue=en
|titre=Treatise on Heat
|prénom1=Dionysius |nom1=Lardner |lien auteur1=Dionysius Lardner
|éditeur= Longman, Rees, Orme, Brown, Green & Longman
|année= 1833
|passage=341
|lire en ligne=//books.google.com/?id=jjYIAAAAIAAJ&pg=PA341&dq=incandescence+becomes-luminous
}}
* extrait : ''{{langue|en|The state in which a heated body, naturally incapable of emitting light, becomes luminous, is called a state of ''incandescence''.}}''
*: traduction : « On appelle « incandescence » l'état dans lequel un corps chauffé, naturellement incapable d'émettre de la lumière, devient lumineux. »</ref>, est provoquée par les changements d'[[Orbitale atomique|orbitales des électrons dans l'atome]]. La [[luminescence]] est une émission de lumière qui survient à de relativement basses températures<ref>{{Article |langue=en 
|titre=A Brief History of Fluorescence and Phosphorescence before the Emergence of Quantum Theory |prénom1=Bernard |nom1=Valeur 
|prénom2=Mario N. |nom2=Berberan-Santos 
|périodique=J. Chem. Educ. 
|année=2011 
|volume=88 |numéro=6 
|passage=731–738 
|doi=10.1021/ed100182h
}}</ref> et est aussi une conséquence des changements d'orbitales des électrons dans l'atome. Quand un électron est accéléré, il peut [[rayonnement électromagnétique|rayonner de l'énergie sous forme de photons]]<ref>{{Harvsp|Serway|1992|p=130}} ([//books.google.ca/books?id=XZxkppdiWOYC&pg=PA130&lpg=PA130&dq=Le+rayonnement+%C3%A9lectromagn%C3%A9tique+est+produit+par+des+charges+acc%C3%A9l%C3%A9r%C3%A9es&source=bl&ots=rowRDpfCR4&sig=o3MCx6aRrVRzWrT0xgOg9G1rmyY&hl=fr&sa=X&ei=zxkqUOfZKInk6QGpkoGoAg&ved=0CDQQ6AEwAA#v=onepage&q=Le%20rayonnement%20%C3%A9lectromagn%C3%A9tique%20est%20produit%20par%20des%20charges%20acc%C3%A9l%C3%A9r%C3%A9es&f=false lire en ligne]) : {{CitaBloc|Les sources du rayonnement électromagnétique sont des charges accélérées.}}</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage |langue=fr
|prénom1= François |nom1=Rothen
|titre=Physique générale |sous-titre= La physique des sciences de la nature et de la vie
|éditeur=Presses Polytechniques et Universitaires Romandes
|jour=18 |mois=novembre |année=1999
|passage=416
|pages totales=862
|isbn=978-2880743963
|lire en ligne=//books.google.ca/books?id=HXXteSTQQqQC&pg=PA416&lpg=PA416&dq=Le+rayonnement+%C3%A9lectromagn%C3%A9tique+est+produit+par+des+charges+acc%C3%A9l%C3%A9r%C3%A9es&source=bl&ots=wr9Wd81Ruw&sig=3EJhcEVoqc96R7UryW3DWczkBs4&hl=fr&sa=X&ei=zxkqUOfZKInk6QGpkoGoAg&ved=0CDoQ6AEwAQ#v=onepage&q=Le%20rayonnement%20%C3%A9lectromagn%C3%A9tique%20est%20produit%20par%20des%20charges%20acc%C3%A9l%C3%A9r%C3%A9es&f=false
}} : {{CitaBloc|Un rayonnement magnétique, quel qu'il soit, est nécessairement produit par l'accélération de charges électriques.}}</ref>. Ce [[rayonnement électromagnétique]] se manifeste sous la forme d'[[onde radio|ondes radio]], de [[micro-onde]]s, d'[[infrarouge]]s, de [[spectre visible|lumière visible]] (perçue par l'œil humain<ref>{{harvsp|McFee|2012|p=130}}</ref>), d'[[ultraviolet]]s, de [[rayon X|rayons X]] ou de [[rayon gamma|rayons gamma]].

La [[Diffusion des ondes|diffusion optique]], une interaction entre la lumière et les électrons, explique la [[réflexion (optique)|réflexion optique]]<ref>{{Harvsp|Feynman|1987|p=137-145}}</ref>. La [[diffusion Rayleigh]] permet d'expliquer la [[couleur du ciel]]<ref>{{Harvsp|Serway|1992|p=301-303}}</ref> et la couleur des plumes de certains oiseaux<ref>{{Lien web |langue=fr
|url=http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doschim/decouv/couleurs/loupe_couleurs_animaux.html
|titre=Les Couleurs des animaux
|auteur=Bernard Valeur
|mois=octobre |année= 2012
|éditeur=[[Centre national de la recherche scientifique|CNRS]]
|consulté le= 17 août 2012}}</ref>. La [[réfraction]] des ondes électromagnétiques est aussi issue de l'interaction de la lumière et des électrons<ref>{{Ouvrage |langue=en
|prénom1=Max |nom1=Born  |responsabilité1=auteur |lien auteur1=Max Born 
|prénom2=Emil |nom2=Wolf |responsabilité2= auteur |lien auteur2=Emil Wolf
|prénom3=A. B.|nom3=Bhatia  |responsabilité3= contributeur
|prénom4=P. C. |nom4=Clemmow  |responsabilité4= contributeur
|prénom5=D. |nom5=Gabor  |responsabilité5= contributeur
|prénom6=A. R. |nom6=Stokes  |responsabilité6= contributeur
|prénom7=A. M. |nom7=Taylor  |responsabilité7= contributeur
|prénom8=P. A. |nom8=Wayman  |responsabilité8= contributeur
|prénom9=W. L. |nom9=Wilcock |responsabilité9= contributeur
|titre=Principles of Optics 
|sous-titre=Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light
|éditeur=[[Cambridge University Press]]
|numéro d'édition=7
|jour= 13 |mois= octobre |année=1999
|passage=742
|pages totales=986
|isbn=978-0521642224
}}</ref>. Ces phénomènes optiques sont aussi causés par l'interaction des [[photon]]s avec d'autres particules chargées tel le [[proton]]<ref>
{{Ouvrage|langue=en
|titre   = Modern Physics from α to Z°
|prénom1= James William |nom1= Rohlf
|éditeur = John Wiley's & Sons, Inc.
|mois=décembre|année=1994|lieu= New York
|passage = 125
|isbn= 0-471-57270-5
}}</ref>. La plupart des interactions des photons avec la matière se ramènent à trois phénomènes : [[effet photoélectrique]], [[diffusion Compton]] et production de paires électron-positon (ou matérialisation)<ref>{{Harvsp|Frauenfelder|Henley|1991|p=42-43}}</ref>{{,}}<ref>{{Harvsp|Zitoun|2000|p=84-85}}</ref>. Ils se manifestent la plupart du temps en présence d'électrons, car ce sont les particules chargées les moins lourdes<ref>{{Harvsp|Frauenfelder|Henley|1991|p=43}}</ref>{{,}}<ref>{{Harvsp|Zitoun|2000|p=81}}</ref>. L’[[effet photovoltaïque]] est obtenu par absorption des photons dans un matériau semi-conducteur qui génère alors des paires électrons-trous (excitation d'un électron de la bande de valence vers la bande de conduction) créant une tension ou un [[photocourant|courant]] électrique. Il est notamment utilisé dans les [[Capteur solaire photovoltaïque|panneaux solaires photovoltaïques]]<ref>{{Lien web |langue=en
|url=http://www.chemistryexplained.com/Ru-Sp/Solar-Cells.html
|titre=Solar Cells
|année= 2017
|éditeur=Chemistry Explained
|consulté le= 1{{er}} janvier 2017
}}</ref>.

=== Mouvement et énergie ===

Selon la [[relativité restreinte]] d'[[Albert Einstein]], quand la vitesse d'un électron se rapproche de la [[vitesse de la lumière]], du point de vue d'un observateur, sa [[Masse#Masse, énergie et relativité|masse relativiste]] augmente, ce qui rend de plus en plus difficile de l'accélérer à partir du repère de l'observateur. Ainsi, la vitesse d'un électron peut s'approcher de la vitesse de la lumière dans le vide ''c'', mais jamais l'atteindre. Si un électron relativiste, c'est-à-dire se déplaçant à une vitesse proche de ''c'', est injecté dans un milieu diélectrique comme l'eau, où la vitesse de la lumière est significativement inférieure à ''c'', il va se déplacer plus vite que la lumière dans le milieu. Le déplacement de sa charge dans le milieu va produire une légère lumière appelée « rayonnement Tcherenkov »<ref>{{Ouvrage |langue=en
| titre = Radiation of Particles Moving at a Velocity Exceeding That of Light, and Some of the Possibilities for Their Use in Experimental Physics
| sous-titre=Nobel Lecture, December 11, 1958
| prénom1= Pavel A. |nom1= Cherenkov
| éditeur = [[Fondation Nobel]]
| année = 1958
| lieu = Oslo
| passage = 15
| lire en ligne = https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/cerenkov-lecture.pdf  |format électronique=pdf
}}</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage |langue=en
| titre = Optics of Light Sources Moving in Refractive Media |sous-titre=Nobel Lecture, December 11, 1958
| prénom1= Il´ja M. |nom1= Frank
| éditeur = [[Fondation Nobel]]
| année = 1958
| lieu = Oslo
| passage = 27
| lire en ligne = https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/frank-lecture.pdf
|format électronique=pdf
}}</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage |langue=en
| titre = General Characteristics of Radiation Emitted by Systems Moving with Super-Light Velocities with Some Applications to Plasma Physics |sous-titre=Nobel Lecture, December 11, 1958
| prénom1= Igor Y. |nom1= Tamm |lien auteur1=Igor Tamm
| éditeur = [[Fondation Nobel]]
| année = 1958
| lieu = Oslo
| passage = 13
| lire en ligne = https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/tamm-lecture.pdf |format électronique=pdf
}}</ref> par [[effet Tcherenkov]].

[[Fichier:Lorentz factor.svg|thumb|alt=La courbe part de l'unité et s'incurve fortement vers l'infini à la vitesse de la lumière|Le [[facteur de Lorentz]] ''γ'' en fonction de la vitesse ''v''. Il part de l'unité et tend vers l'infini quand ''v'' tend vers ''c''.]]

Les effets de la relativité restreinte sont basés sur une quantité appelée [[facteur de Lorentz]]<ref>{{Ouvrage |langue=fr
| titre = Relativité restreinte |sous-titre= Des particules à l'astrophysique
| prénom1= Éric |nom1= Gourgoulhon
| éditeur = EDP Sciences
| jour=17 |mois=mai |année = 2010
| collection = Savoirs actuels
| passage = 101
| pages=804
| isbn = 978-2759800674
|lire en ligne=//books.google.ca/books?id=gsYRsXj-Gl8C&pg=PA101&lpg=PA101&dq=%22on+en+d%C3%A9duit+le+facteur+de+Lorentz+de%22&source=bl&ots=TLQfXC1lGe&sig=weHPGgX5akOwu96NClASz9ooDM4&hl=fr&sa=X&ei=MKvfUNWJD_Ot0AHF4YGQDQ&ved=0CDUQ6AEwAA#v=onepage&q=%22on%20en%20d%C3%A9duit%20le%20facteur%20de%20Lorentz%20de%22&f=false
}}</ref>, défini comme

:<math> \gamma=1/ \sqrt{ 1-{v^2}/{c^2} }</math>,

où ''v'' est la vitesse de la particule. L'énergie cinétique <math>K_e</math> d'un électron se déplaçant à la vitesse ''v'' est :

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

où <math>m_e</math> est la masse de l'électron<ref>{{Harvsp|Serway|1992|p=348}}. La formule est présentée différemment, mais par une mise en évidence de <math>mc^2</math>, on retrouve la formule.</ref>. À titre d'exemple, l'[[Centre de l'accélérateur linéaire de Stanford|accélérateur linéaire de SLAC]] peut accélérer un électron jusqu'à environ {{unité|51|GeV}}<ref>{{Lien web |langue=en
|url=http://www2.slac.stanford.edu/vvc/theory/relativity.html
|titre=Special Relativity
|date=26 août 2008
|éditeur=Stanford Linear Accelerator Center
|consulté le=27 février 2010
}}</ref>. Puisque la masse de l'électron est de {{unité|0.51|MeV/c{{2}}}}, ceci donne une valeur d'environ {{formatnum:100000}} pour <math>\gamma</math>. Le moment relativiste d'un tel électron est donc {{unité|100000|fois}} celui que la mécanique classique prédirait à un électron de cette vitesse<ref group="note">La vitesse de l'électron étant voisine de ''c'', la mécanique classique donnerait un moment ''mc'', alors que la mécanique relativiste donne <math>mv\gamma \approx mc\gamma </math>, d'où un facteur de {{formatnum:100000}}.</ref>.

Comme un électron se comporte également comme une onde, à une vitesse donnée, il a une [[Hypothèse de De Broglie|longueur d'onde de De Broglie]] caractéristique donnée par

:<math>\lambda_{e} = \frac{h}{p},</math>

où ''h'' est la [[constante de Planck]] et ''p'' la [[quantité de mouvement]]<ref>{{Harvsp|Serway|1992|p=450}}</ref>{{,}}<ref name="de_broglie"/>.

== Destruction et création ==
[[File:Pair production.png|right|thumb|alt=Un photon frappe un noyau de la gauche, avec la paire électron-positon s'échappant à droite.|[[Création de paires|Production d'une paire]] électron-[[positon]] par collision d'un photon (venant de la gauche) avec le noyau d'un atome. Le symbole de l'éclair représente un échange de photons virtuels, donc l'action d'une force électrique. L'angle entre les deux particules produites est très petit<ref>{{ouvrage|langue=en
 |titre=Selected Exercises in Particle and Nuclear Physics
 |prénom1=Lorenzo |nom1=Bianchini
 |éditeur=Springer |année=2017
 |isbn=978-3-319-70494-4 |page=79
 |url=https://books.google.com/books?id=lktADwAAQBAJ&pg=PA79
}}</ref>.]]
{{Article détaillé|Capture électronique}}
Les électrons sont détruits lors de la [[capture électronique]] qui survient dans les [[noyau atomique|noyaux]] d'atomes radioactifs. En 1937, étudiant les réactions nucléaires dans le [[vanadium]] 49, le physicien américain [[Luis Walter Alvarez]] observe le premier des captures électroniques<ref>{{Chapitre|langue=en
|passage=11-12
|titre chapitre=K-Electron Capture by Nuclei
|auteurs ouvrage=Emilio Segré
|numéro chapitre=3 
|titre ouvrage=Discovering Alvarez : Selected works of Luis W. Alvarez, with commentary by his students and colleagues
|prénom1=Luis W. |nom1=Alvarez 
|prénom2=W. Peter |nom2=Trower
|éditeur=University of Chicago Press
|année=1987
|isbn=0-226-81304-5
}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en
|titre=Nuclear K Electron Capture
|prénom1=Luis W. |nom1=Alvarez
|périodique=Physical Review
|volume=52
|année=1937
|pages=134–135
|doi=10.1103/PhysRev.52.134
}}</ref>.

La plupart des électrons de l'Univers ont été créés lors du [[Big Bang]]<ref>{{Lien web |langue=en
|url=http://www.esa.int/esaSC/SEMC6TS1VED_index_0.html
|titre=So, How Did Everything Start? ...A Timeline for the Universe
|auteur=European Space Agency
|année= 2012
|éditeur=[[Agence spatiale européenne|European Space Agency]]
|consulté le= 13 août 2012}}</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en
|url=http://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-powered-the-big-bang/
|titre=The Big Bang 
|auteur=NASA
|année= 2012
|éditeur=[[National Aeronautics and Space Administration|NASA]]
|consulté le= 13 août 2012}}</ref>. Ils peuvent être aussi produits par [[radioactivité β]] des [[Nucléide|noyaux radioactifs]]<ref>{{Lien web |langue=en
|url=http://www.lbl.gov/abc/wallchart/chapters/03/2.html
|titre=Beta Decay
|auteur=Lawrence Berkely National Laboratory
|mois=août |année= 2012
|éditeur=Lawrence Berkely National Laboratory
|consulté le= 6 août 2012
}}</ref> et dans des collisions de haute énergie telles celles engendrées par la pénétration de [[Rayonnement cosmique|rayons cosmiques]] dans l'atmosphère terrestre<ref>{{Chapitre|langue=en
|titre chapitre = Cosmic Ray Muons
|titre ouvrage = 33.340 Modern Physics Laboratory
|prénom1=R. A. |nom1= Schumacher
|éditeur = Carnegie Mellon University
|mois= avril | année = 2010
|passage = 1
|numéro édition=3
|lire en ligne=http://www-meg.phys.cmu.edu/physics_33340/experiments/mpl_cosmicmuons.pdf |format électronique=pdf
}}</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en
|url=http://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/CosmicRay/Showers.html
|titre=Development of Cosmic-ray Air Shower
|auteur=K. Bernlöhr
|année= 1999
|éditeur=Max-Planck-Institut Für Kernphysik in Heidelberg
|consulté le= 13 août 2012
}}</ref>. Il existe trois processus de création d'électrons.

=== À la naissance de l'Univers ===
{{Article détaillé|Leptogénèse}}
Le [[Big Bang]] est la théorie scientifique la plus largement acceptée pour expliquer les premiers stades de l'évolution de l'[[Univers]]<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Paul F. |nom1=Lurquin
|titre=The Origins of Life and the Universe
|éditeur=Columbia University Press |lien éditeur=Columbia University Press
|année=2003
|passage=2
|isbn=0-231-12655-7
}}</ref>, dont l'âge est estimé en 2011 à environ 13,75 milliards d'années<ref name="wmap_7yr">{{Article |langue=en
|prénom1=N. |nom1=Jarosik
|et al.=oui
|titre= Seven-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations 
|sous-titre= Sky Maps, Systematic Errors, and Basic Results 
|périodique=The Astrophysical Journal Supplement Series
|année=2011 
|volume=192 
|passage=14 
|doi=10.1088/0067-0049/192/2/14 
|arxiv=1001.4744 
|bibcode=2011ApJS..192...14J 
}}</ref>. Pendant la première milliseconde après le Big Bang, les températures atteignent {{unité|10{{exp|7}}|K}}, et les photons ont une énergie moyenne supérieure à {{unité|1|MeV}}. Ils ont donc des énergies suffisantes pour réagir ensemble et former des paires d'électron-positon :
:<math> \gamma \,+\, \gamma ~\leftrightharpoons ~\mathrm e^{+} \,+\, \mathrm e^{-},</math>
où γ est un [[photon]], e{{exp|+}} un [[positon]] et e{{exp|−}} un électron. Inversement, des paires électron-positon s'annihilent pour émettre des photons énergétiques. Il y a donc pendant cette période un équilibre entre électrons, positons et photons. Au bout de 15 secondes, la [[température de l'Univers]] est descendue sous la valeur où la création de paires positon-électron peut avoir lieu. La plupart des électrons et des positons qui restent s'annihilent, relâchant des photons qui réchauffent l'univers pour un temps<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=Joseph |nom1=Silk|lien auteur1=Joseph Silk
|titre=The Big Bang |sous-titre= The Creation and Evolution of the Universe
|numéro d'édition=3
|éditeur=Macmillan
|année=2000
|passage=110–112 et 134–137
|isbn=0-8050-7256-X
}}</ref>.

Pour des raisons encore inconnues de nos jours, pendant le processus de [[leptogénèse]], il y a en fin de compte plus d'électrons que de positons<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Vic |nom1=Christianto
|auteur2=Florentin Smarandache
|titre=Thirty Unsolved Problems in the Physics of Elementary Particles
|périodique=Progress in Physics
|mois=octobre |année=2007 |volume=4
|passage=112–114
|url texte=http://www.ptep-online.com/index_files/2007/PP-11-16.PDF
|consulté le=28 février 2010
}}</ref>. Il en résulte qu'un électron sur environ un milliard a survécu au processus d'annihilation. Cet excès a compensé l'excès des [[proton]]s sur les [[antiproton]]s, dans le processus appelé « [[baryogénèse]] », ce qui résulte en une charge nette nulle pour l'Univers<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Edward W. |nom1=Kolb
|titre=The Development of Baryon Asymmetry in the Early Universe
|périodique=Physics Letters B |lien périodique=Physics Letters B
|jour=7 |mois=avril |année=1980
|volume=91 |numéro=2
|passage=217–221
|résumé=http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TVN-46YT121-3SV&_user=10&_coverDate=04%2F07%2F1980&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=45ce6b612d3f9d59584f0e1f20d47174
|consulté le=28 février 2010
}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en
|titre=The Mystery of Matter Asymmetry
|périodique=Beam Line
|prénom1=Eric |nom1=Sather
|mois=printemps/été |année=1996
|passage=31-37
|éditeur=University of Stanford
|consulté le=28 février 2010
|url texte=http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/26/1/26-1-sather.pdf |format électronique=pdf
}}</ref>. Les protons et neutrons qui ont survécu ont commencé à réagir ensemble, dans un processus appelé [[nucléosynthèse primordiale]], formant des [[isotope]]s de l'hydrogène et de l'[[hélium]], ainsi qu'un tout petit peu de [[lithium]]. Ce processus a culminé au bout de 5 minutes<ref>{{Article |langue=en
|url texte=//arxiv.org/abs/astro-ph/9903300
|titre=Big-Bang Nucleosynthesis |sous-titre= Linking Inner Space and Outer Space
|prénom1=Scott |nom1=Burles
|prénom2=Kenneth M. |nom2=Nollett
|prénom3=Michael S. |nom3=Turner
|jour=19 |mois=mars |année=1999
|périodique=[[ArXiv]]
|éditeur=University of Chicago
|consulté le=28 février 2010
}}</ref>. Tous les neutrons résiduels ont subi une [[Radioactivité β|désintégration β]], avec une vie moyenne de mille secondes, relâchant un proton, un électron et un [[antineutrino]], par le processus :
:<math>\mathrm n~ \Rightarrow ~\mathrm p^+ \,+\, \mathrm e^{-} \,+ \,\bar{\mathrm \nu}_\mathrm e,</math>
où n est un [[neutron]], p un proton et <math>\bar{\mathrm \nu}_\mathrm e</math> un antineutrino électronique. Pour la période allant jusqu'à {{formatnum:300000}}-{{unité|400000|ans}}, les électrons restants sont trop énergétiques pour se lier aux [[noyau atomique|noyaux atomiques]]<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=A. M. |nom1=Boesgaard
|prénom2=G |nom2=Steigman
|titre=Big Bang Nucleosynthesis – Theories and Observations
|périodique=Annual Review of Astronomy and Astrophysics |lien périodique=Annual Review of Astronomy and Astrophysics
|année=1985
|volume=23 |numéro=2
|passage=319–378
|url texte=http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/bib_query?1985ARA%26A..23..319B
|consulté le=28 février 2010
}}</ref>, et toute la lumière circulant dans l'Univers est constamment diffusée par ces électrons. Il suit une période que l'on appelle la « [[Recombinaison (cosmologie)|recombinaison]] », où les atomes neutres sont formés, et l'univers en expansion devient transparent au rayonnement<ref name="science5789">{{Article |langue=en
|prénom1=Rennan |nom1=Barkana
|titre=The First Stars in the Universe and Cosmic Reionization
|périodique=Science |lien périodique=Science (revue)
|jour=18 |mois=août |année=2006
|volume=313 |numéro=5789
|passage=931–934
|résumé=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/313/5789/931
|consulté le=28 février 2010
}}</ref>.

=== Dans les étoiles ===

[[Fichier:Fusion in the Sun.svg|thumb|left|alt=Un arbre logique dans lequel des atomes se créent et se détruisent au fur et à mesure que certaines réactions nucléaires s'effectuent.|Dans ce schéma montrant la [[chaîne proton-proton]], un exemple de [[nucléosynthèse stellaire]] qui prédomine dans les étoiles d'une taille similaire ou inférieure à celle du Soleil.]]
Environ un million d'années après le Big Bang, la première génération d'[[étoile]]s commence à se former<ref name="science5789"/>. Dans une étoile, la [[nucléosynthèse stellaire]] aboutit à la production de [[positon]]s par fusion de noyaux atomiques et désintégration β{{exp|+}} des noyaux ainsi produits, qui transforme l'excès de protons en neutrons. Les positons ainsi produits s'annihilent immédiatement avec les électrons, en produisant des [[rayon gamma|rayons gamma]]. Le résultat net est une réduction constante du nombre d'électrons, et la conservation de la charge par un nombre égal de transformations de protons en [[neutron]]s. Cependant, le processus d'[[évolution stellaire]] peut aboutir à la synthèse de noyaux lourds instables, qui à leur tour peuvent subir des désintégrations β{{exp|−}}, ce qui recrée de nouveaux électrons<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=E. Margaret |nom1=Burbidge
|prénom2=G. R. |nom2=Burbidge
|prénom3=William A. |nom3=Fowler
|prénom4=F. |nom4=Hoyle
|titre=Synthesis of Elements in Stars
|périodique=Reviews of Modern Physics |lien périodique=Reviews of Modern Physics
|année=1957
|volume=29 |numéro=4
|passage=548–647
}}</ref>. Un exemple en est le nucléide [[cobalt 60]] ({{exp|60}}Co), qui se désintègre en [[nickel 60]] ({{exp|60}}Ni)<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=L. S. |nom1=Rodberg
|prénom2=V. F. |nom2=Weisskopf
|titre=Fall of Parity |sous-titre=Recent Discoveries Related to Symmetry of Laws of Nature
|périodique=Science |lien périodique=Science (revue)
|année=1957
|volume=125 |numéro=3249
|passage=627–633
}}</ref>.

Au bout de sa vie, une étoile plus lourde que {{unité|20|masses}} solaires peut subir un [[effondrement gravitationnel]] pour former un [[trou noir]]<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Chris L. |nom1=Fryer
|titre=Mass Limits For Black Hole Formation
|périodique=The Astrophysical Journal |lien périodique=The Astrophysical Journal
|mois=septembre |année=1999
|volume=522 |numéro=1
|passage=413–418
|consulté le=28 février 2010
|url texte=http://www.iop.org/EJ/article/0004-637X/522/1/413/40269.web.pdf?request-id=1d7d38f8-9209-4f98-9b42-39e4a0dedc6c |format électronique=pdf
}}</ref>. Selon la physique classique, ces objets stellaires massifs exercent une [[Gravitation|attraction gravitationnelle]] suffisamment forte pour empêcher tout objet, y compris le rayonnement électromagnétique, de s'échapper du [[rayon de Schwarzschild]]<ref>{{Harvsp|Serway|1992|p=371-372}}</ref>. Cependant des astrophysiciens pensent que les effets quantiques permettent au trou noir d'émettre un faible [[Évaporation des trous noirs|rayonnement de Hawking]] à cette distance et que des électrons (et des positons) sont créés à l'[[horizon (trou noir)|horizon des trous noirs]]<ref>Le physicien britannique [[Stephen Hawking]] est le premier à publier cette hypothèse en 1975 : {{Article |langue=en 
|prénom1=S. W. |nom1=Hawking 
|titre= Particle Creation by Black Holes
|périodique=Communications in Mathematical Physics
|volume= 43 
|passage=199-220
|année=1975}}
:Erratum ''ibid.'', '''46''', 206 (1976) [http://projecteuclid.org/DPubS?service=UI&version=1.0&verb=Display&handle=euclid.cmp/1103899181 Voir en ligne].</ref>.

Quand des paires de particules virtuelles {{incise|comme un électron et un positon}} sont créées au voisinage de l'horizon, leur distribution spatiale aléatoire peut permettre à l'une d'entre elles d'apparaître à l'extérieur : ce processus est nommé [[effet tunnel]] quantique. Le [[Champ gravitationnel|potentiel gravitationnel]] du trou noir peut alors fournir l'énergie qui transforme cette particule virtuelle en une particule réelle, ce qui lui permet de se répandre dans l'espace<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Maulik K. |nom1=Parikh
|prénom2=F |nom2=Wilczek
|titre=Hawking Radiation as Tunneling
|périodique=Physical Review Letters |lien périodique=Physical Review 
|année=2000
|volume=85 |numéro=24
|passage=5042–5045
|résumé=http://prl.aps.org/abstract/PRL/v85/i24/p5042_1
|consulté le=28 février 2010
}}</ref>. En échange, l'autre membre de la paire reçoit une énergie négative, ce qui résulte en une perte nette de masse-énergie du trou noir. Le rythme du rayonnement de Hawking croît quand la masse décroît, ce qui finit par provoquer l'évaporation complète du trou noir<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=S. W. |nom1=Hawking |lien auteur1=Stephen Hawking
|titre=Black Hole Explosions?
|périodique=Nature |lien périodique=Nature
|jour=1 |mois=mars |année=1974
|volume=248
|passage=30–31
|résumé=http://www.nature.com/nature/journal/v248/n5443/pdf/248030a0.pdf |format électronique=pdf
|consulté le=28 février 2010
}}</ref>.

=== Par les rayons cosmiques ===

[[Fichier:AirShower.svg|thumb|upright=1.5|alt=Un arbre logique représentant la production de particules.|Une grande gerbe de particules {{incise|[[Pion (particule)|pions]], [[muon]]s, électrons, [[proton]]s, [[neutron]]s, [[positon]]s}} est engendrée lorsqu'un [[Rayonnement cosmique|rayon cosmique]] énergétique frappe l'[[atmosphère terrestre]].]]

Les [[Rayonnement cosmique|rayons cosmiques]] sont des particules se déplaçant dans l'espace avec de très grandes énergies. Des événements avec des énergies jusqu'à {{unité|3|e=20|eV}} ont été observés<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=F. |nom1=Halzen
|prénom2=Dan |nom2=Hooper
|titre=High-energy Neutrino Astronomy |sous-titre=The cosmic ray connection
|périodique=Reports on Progress in Physics |lien périodique=Reports on Progress in Physics
|année=2002
|volume=66
|passage=1025–1078
|résumé=http://adsabs.harvard.edu/abs/2002astro.ph..4527H
|consulté le=28 février 2010
}}</ref>. Quand ces particules rencontrent des [[nucléon]]s dans l'[[atmosphère terrestre]], elles engendrent une gerbe de particules, comprenant des [[pion (particule)|pions]]<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=James F. |nom1=Ziegler
|titre=Terrestrial Cosmic Ray Intensities
|périodique=IBM Journal of Research and Development
|année = 1996 |mois=janvier
|volume=42 |numéro=1
|passage=117–139
}}</ref>. Plus de la moitié du rayonnement cosmique observé au niveau du sol consiste en [[muon]]s. Le muon est un lepton produit dans la haute atmosphère par la désintégration d'un pion<ref>{{Article |langue=en
|url=//www.newscientist.com/article/mg12717284.700-muons-pions-and-other-strange-particles-.html
|titre=Muons, Pions and Other Strange Particles 
|prénom1=Christine |nom1=Sutton
|jour=4 |mois=août |année=1990
|périodique=New Scientist
|consulté le=28 février 2010
}}</ref>. À son tour, le muon va se désintégrer pour former un électron ou un positon. Donc, pour le pion négatif π{{exp|−}},
:<math> \mathrm \pi^{-} ~\rightarrow ~ \mathrm \mu^{-}\, + \,\bar{\mathrm \nu_{\mathrm \mu}},</math>
:<math> \mathrm \mu^{-} ~ \rightarrow ~ \mathrm e^{-}\, + \,\bar{\mathrm \nu}_\mathrm e \,+\,\mathrm \nu_{\mathrm \mu},</math>
où <math> \mathrm \mu</math> est un muon et <math>\mathrm \nu_{\mathrm \mu}</math> un neutrino muonique.

== Observation ==

[[Fichier:Aurore australe - Aurora australis.jpg|thumb|left|alt=Une lueur ondoyante dans le ciel nocturne au-dessus du sol couvert de neige.|Les [[Aurore polaire|aurores polaires]] sont principalement provoquées par des électrons énergétiques en provenance du Soleil, pénétrant dans l'atmosphère<ref>{{Lien web |langue=en
|url=http://www.universityofcalifornia.edu/news/article/18277
|titre=Scientists Solve 30-Year-Old Aurora Borealis Mystery
|auteur=Stuart Wolpert
|date=24 juillet 2008
|éditeur=University of California
|consulté le=28 février 2010
}}</ref>.]]

L'observation à distance des électrons exige la détection de l'énergie qu'ils rayonnent. Par exemple, dans des environnements riches en phénomènes énergétiques comme la [[Couronne solaire|couronne]] des étoiles, les électrons libres forment un [[physique des plasmas|plasma]] et transmettent de l'énergie par [[rayonnement continu de freinage]]. Le gaz d'électrons peut subir une [[onde de plasma]], qui consiste en ondes provoquées par des variations synchronisées de la densité d'électrons, ce qui provoque des émissions d'énergie détectables avec des [[radiotélescope]]s<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Donald A. |nom1=Gurnett
|prénom2=R. R. |nom2=Anderson
|titre=Electron Plasma Oscillations Associated with Type III Radio Bursts
|périodique=Science |lien périodique=Science (revue)
|jour=10 |mois=décembre |année=1976
|volume=194 |numéro=4270
|passage=1159–1162
|résumé=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/194/4270/1159
|consulté le=28 février 2010
}}</ref>.

Dans les conditions de laboratoire, les interactions d'un électron peuvent être observées au moyen de [[Détecteur de particules|détecteurs de particules]], ce qui permet la mesure des propriétés spécifiques telles que l'énergie, le spin ou la charge<ref name="grupen"/>. La mise au point des pièges de [[Pièges à ions de Paul et de Penning|Paul]] et de [[Pièges à ions de Paul et de Penning|Penning]] permet de contenir des particules chargées dans un petit volume pour de grandes durées. Ceci permet des mesures précises des propriétés des particules<ref>{{Ouvrage |langue=en
| titre = Experiments With an Isolated Subatomic Particle at Rest
| sous-titre = Nobel Lecture, December 8, 1989
| prénom1 = Hans G. |nom1= Dehmelt
| éditeur = [[Fondation Nobel]] | lieu = Oslo
| année = 1989
| passage = 586
| consulté le=14 août 2012
| format=pdf
| lire en ligne=https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/dehmelt-lecture.pdf |format électronique=pdf
}}</ref>{{,}}{{#tag:ref|Le moment magnétique de l'électron a été mesuré avec une précision de {{unité|11|chiffres}} significatifs, ce qui, en 1980, était une précision supérieure à la mesure de toute autre constante physique<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Philip |nom1=Ekstrom
|titre=The Isolated Electron
|périodique=Scientific American |lien périodique=Scientific American
|année=1980
|volume=243 |numéro=2
|passage=91–101
|url texte=//tf.nist.gov/general/pdf/166.pdf |format électronique=Pdf
|consulté le=28 février 2010
}}</ref>.|group=note}}.

Les premières images de la distribution en énergie d'un électron ont été réalisées par un groupe de l'[[université de Lund]] en Suède, en {{date-|février 2008}}. Les scientifiques ont utilisé des impulsions très brèves de lumière (de 1 attoseconde, soit {{unité|10{{exp|-18}}|s}}), qui ont permis pour la première fois d'observer le mouvement de l'électron<ref>{{Article |langue=en
|url=//phys.org/news122897584.html
|titre=Electron Filmed for the First Time Ever
|nom1=Swedish Research Council
|périodique=Phys.org
|date=22 février 2008
|consulté le=7 mars 2010
}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue= en
 |prénom1 = J. |nom1= Mauritsson
 |prénom2= P.  |nom2= Johnsson
 |prénom3= E.  |nom3= Mansten
 |prénom4= M.  |nom4= Swoboda
 |prénom5= T.  |nom5= Ruchon
 |prénom6= A.  |nom6= L'huillier
 |prénom7= K. J. |nom7= Schafer
 |titre= Coherent Electron Scattering Captured by an Attosecond Quantum Stroboscope
 |périodique= Physical Review Letters
 |lien périodique= Physical Review
 |année= 2008
 |volume= 100
 |passage= 073003
 |url texte= https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.100.073003 |format électronique = Pdf
 |consulté le= 28 février 2010
}}</ref>.

La distribution des électrons dans les solides peut être visualisée par [[spectrométrie photoélectronique UV]] analysée en angle. Cette technique utilise l'effet photoélectrique pour mesurer le [[réseau réciproque]] {{incise|représentation mathématique des structures périodiques utilisée pour déduire la structure originelle|stop}}. L'ARPES peut être utilisée pour déterminer la direction, la vitesse et la diffusion des électrons au sein du solide<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Andrea |nom1=Damascelli
|titre=Probing the Electronic Structure of Complex Systems by ARPES
|périodique=Physica Scripta
|année=2004
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|passage=61-74
|résumé=http://www.iop.org/EJ/abstract/1402-4896/2004/T109/005/
|consulté le=28 février 2010
}}</ref>.

== Applications ==
Les propriétés de l'électron sont exploitées dans 
le [[microscope électronique]]<ref>{{Article |langue=en
|prénom1=Rolf |nom1=Erni
|prénom2=M. D. |nom2=Rossell
|prénom3=C. |nom3=Kisielowski
|prénom4=U. |nom4=Dahmen
|titre=Atomic-Resolution Imaging with a Sub-50-pm Electron Probe
|périodique=Physical Review Letters |lien périodique=Physical Review
|année=2009
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|consulté le={{1er}} mars 2010
}}</ref>,
le [[tube cathodique]]<ref>{{ouvrage |langue=en
|prénom1=John W. |nom1=Kitzmiller
|titre=Television Picture Tubes and Other Cathode-Ray Tubes: Industry and Trade Summary
|éditeur=DIANE Publishing
|année=1995
|passage=3–5
|isbn=0-7881-2100-6
}}</ref>, 
le [[soudage par faisceau d'électrons|soudage]]<ref>{{Lien web
|url=//www.llnl.gov/str/MarApr08/elmer.html
|langue=en
|titre=Standardizing the Art of Electron-Beam Welding
|auteur=John Elmer
|date=3 mars 2008
|éditeur=Lawrence Livermore National Laboratory
|consulté le=28 février 2010
}}</ref>, 
l'effet [[laser]]<ref>{{Harvsp|Serway|1992|p=502-504}}</ref>,
le [[capteur photographique]]<ref>{{Ouvrage |langue=en
|titre=The Photoelectric Effect & Its Applications
|prénom1=Robert B. |nom1=Friedman
|prénom2=Rick |nom2=Kessler
|année= 2005
|éditeur=Yerkes Summer Institute de l'université de Chicago
|consulté le= 10 août 2012
|url=http://cfcpwork.uchicago.edu/kicp-projects/nsta/2007/pdf/nsta_2007-photoeleclab.pdf |format électronique=Pdf
}}</ref> et
l'[[accélérateur de particules]]<ref>{{Ouvrage |langue=fr
|prénom1=Michel |nom1=Crozon |lien auteur1= Michel Crozon
|titre=La Matière première |sous-titre= La recherche des particules fondamentales et leurs interactions
|passage=340
|éditeur=Seuil
|année=1987
}}</ref>.

{{Article détaillé|Liste d'applications des propriétés de l'électron}}

== Expressions ==
* [[Chaîne de transport d'électrons]] : une série d'enzymes et de coenzymes qui réalise globalement deux actions simultanément : elle transfère des électrons depuis des donneurs d'électrons vers des accepteurs d'électrons au cours de réactions d'oxydoréduction successives, et elle assure le pompage de protons ou d'autres cations à travers une membrane biologique<ref>{{ouvrage |langue=en | nom1 = Murray | prénom1 = Robert K. |auteur2=Daryl K. Granner |auteur3=Peter A. Mayes |auteur4=Victor W. Rodwell  | titre = Harper's Illustrated Biochemistry | éditeur = Lange Medical Books/ MgGraw Hill | année = 2003 | lieu = New York, NY | passage = 94-96 | isbn = 0-07-121766-5 }}</ref> ; 
* 
* Électron anti-liant : électron occupant une [[Orbitale antiliante|orbitale moléculaire antiliante]]<ref name=Dictionnaire>{{Ouvrage |langue=fr
| titre   = Dictionnaire de physique
|prénom1= J. P. |nom1= Mathieu |directeur1=oui |lien auteur1=Jean-Paul Mathieu (physicien) |responsabilité1=professeur émérite à l'[[université Pierre-et-Marie-Curie]]
|prénom2= A. |nom2= Kastler |directeur2=oui |lien auteur2=Alfred Kastler |responsabilité2=lauréat du prix Nobel de physique
|prénom3= P. |nom3= Fleury |directeur3=oui |lien auteur3=Pierre Fleury (physicien) |responsabilité3=directeur honoraire de l'Institut optique
| éditeur = Masson et Eyrolles
| année   = 1991
| numéro d'édition= 3
| passage   = 155-156
|pages totales=567
| isbn    = 978-2225824159
}}</ref> ;
*
* Électrons appariés : électrons de [[spin]] opposés occupant une même [[orbitale atomique]] ou moléculaire<ref name=Dictionnaire/> ;
*
* [[Électron Auger]] :  électron émis par effet Auger<ref name=boeck>{{Ouvrage 
| titre   = Dictionnaire de physique
|prénom1= Richard |nom1= Taillet
|prénom2= Loïc |nom2= Villain
|prénom3= Pascal |nom3= Febvre
| éditeur = de Boeck
|mois=février | année   = 2013
| passage   = 169-170
|pages totales=912
| isbn    = 9782804175542
|présentation en ligne=http://superieur.deboeck.com/titres/128538_1/dictionnaire-de-physique.html
}}</ref> ;
*
* Électron célibataire : qui occupe seul une orbitale atomique ou [[Théorie de l'orbitale moléculaire|moléculaire]]<ref name=Dictionnaire/> ;
*
* [[Électron de cœur]] : Électrons proches du noyau atomique qui ne sont pas des électrons de valence et donc ne participent pas à la [[liaison chimique]]<ref>{{article |langue=en
|titre= The definition of core electrons
|périodique= Chemical Physics Letters
|date=28 décembre 2001
|pages= 573–576
|volume= 350 |numéro= 5-6
|prénom1= Vitaly A. |nom1= Rassolov
|prénom2= John A. |nom2= Pople
|prénom3= Paul C. |nom3= Redfern
|prénom4= Larry A. |nom4= Curtiss
|bibcode= 2001CPL...350..573R |doi=10.1016/S0009-2614(01)01345-8
}}</ref> ;
* 
* Électron de conduction : situé dans la [[Théorie des bandes|bande de conduction]] d'un solide<ref name=Dictionnaire/> ;
*
* Électrons équivalents : électrons d'un atome ayant les mêmes [[nombre quantique|nombres quantiques]] ''n'' et ''l'', ils occupent donc la même sous-couche<ref name=Dictionnaire/> ;
*
* Électron K, L… : qui appartient à la couche K, L{{etc.}}<ref name=Dictionnaire/> ;
*
* Électron liant : occupe une orbitale liante d'une molécule et participe donc à la [[liaison chimique]]<ref name=Dictionnaire/> ;
*
* Électron libre : électron faiblement attaché au noyau d'un atome<ref name=boeck/>. Également, de façon imagée, se dit d'une personne agissant selon ses valeurs, en dehors des normes établies par une institution<ref name=PetitRobert/>.
*
* Électron optique : présent dans la couche non saturée la plus externe de l'atome, il intervient dans les liaisons chimiques<ref name=Dictionnaire/> ;
*
* Électron périphérique : synonyme d'électron de valence<ref>{{Ouvrage 
| titre   = Chimie générale
|nom1= Kotz|prénom1= John C.
|nom2= Treichel Jr|prénom2= Paul M. 
| éditeur = Éditions de la Chenelière
| année   = 2006
| passage   = 170
| isbn = 978-2-8041-5231-4
|url=//books.google.ca/books?id=OiVMCQEZpNMC&pg=PA170&lpg=PA170&dq=%C3%A9lectron+p%C3%A9riph%C3%A9rique&source=bl&ots=PpYjXp7Jit&sig=Ge76VHWyCS2Wq0nI-mLO9vj5CM4&hl=fr&sa=X&ei=r1DfVMiRDZOGNujFgZgD&ved=0CC0Q6AEwBDgK#v=onepage&q=%C3%A9lectron%20p%C3%A9riph%C3%A9rique&f=false
}}</ref> ;
*
* [[Électron secondaire]] : électron émis par un solide frappé par des électrons<ref name=Dictionnaire/> ;
*
* [[Électron solvaté]] : présent dans une [[solution (chimie)|solution chimique]]<ref>{{article |url=https://jcp.edpsciences.org/articles/jcp/abs/1988/01/jcp198885p31/jcp198885p31.html |titre=La formation de l'électron solvaté en photochimie |auteur1=J.C Mialocq |périodique=J. Chim. Phys. |volume=85 |année=1988 |pages=31–45 |doi=10.1051/jcp/1988850031 }}</ref> ;
*
* [[Couche de valence|Électron de valence]] : présent dans la couche non saturée la plus externe de l'atome, il émet des rayonnements électromagnétiques qui sont étudiés en [[spectroscopie atomique]]<ref name=Dictionnaire/> ;
*
* [[Électronvolt|Électron-volt]] : unité de mesure de l'énergie surtout utilisée en physique des particules<ref name=Dictionnaire/> ;
*
* [[Laser à électrons libres]] : type de laser qui fonctionne en utilisant des électrons qui ne sont pas liés à un atome, d’où l'adjectif « libres », pour créer des photons<ref>{{lien web
|url=http://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-laser-electrons-libres-4624/
|titre=Laser à électrons libres
|éditeur=Futura Sciences
|année=2016
}}</ref> ;
*
* [[Modèle de l'électron libre]] : sert à étudier le comportement des électrons de valence dans la structure cristalline d'un solide métallique<ref>{{chapitre |langue=en
|auteurs ouvrage=Evgeny Y. Tsymbal
|titre ouvrage=PHYS-927: Introduction to Solid State Physics
|titre chapitre=Free electron Model
|traduction titre=Modèle de l'électron libre
|partie=7 |série=Physics 927
|lire en ligne=https://unlcms.unl.edu/cas/physics/tsymbal/teaching/SSP-927/Section%2007_Free_Electron_Model.pdf
|format électronique=Pdf
|présentation en ligne  = https://unlcms.unl.edu/cas/physics/tsymbal/teaching/SSP-927/index.shtml
|consulté le=25 août 2021
}}</ref> ;
* 
* Rayon classique de l'électron : si l'électron est considéré comme une sphère, son rayon théorique tel que calculé selon la [[mécanique quantique]]<ref name=vidal>{{article |langue=fr
|url=http://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00234579/en/
|titre=Sur un schéma de l'électron
|prénom1= Jésus M. Tharrats |nom1= Vidal 
|périodique= J. Phys. Radium 
|volume=13 |numéro=5
|pages=283-288
|année= 1952
|consulté le= 12 mars 2013
|doi=10.1051/jphysrad:01952001305028300
}}</ref> ;
*
* Rayon de l'électron : rayon théorique de l'électron<ref name=vidal/> ;
*
* [[Théorie de l'éther de Lorentz|Théorie des électrons de Lorentz]] : proposée par Hendrik Lorentz vers la fin du {{s-|XIX|e}}<ref name=Dictionnaire/>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=fr
|url=http://www.univ-nancy2.fr/poincare/chp/text/lorentz.xml
|titre=Hendrik Antoon Lorentz
|auteur=Archives Henri Poincaré
|année= 2012
|éditeur=Laboratoire d'histoire des sciences et de philosophie, université de Lorraine
|consulté le= 3 mars 2013}}</ref>.

D'autres expressions, tels « [[modèle de l'électron libre]]<ref>{{Lien web 
|url=//www.google.ca/search?q=gaz+d%27%C3%A9lectrons&ie=utf-8&oe=utf-8&gws_rd=cr&ei=JVTfVIevNcebNoy8g9gE#q=%22mod%C3%A8le+de+l%27%C3%A9lectron+libre%22
|titre="modèle de l'électron libre" - Recherche Google
|année= 2015
|éditeur=Google
|consulté le= 14 février 2015
}}</ref> » et « gaz d'électrons<ref>{{Lien web 
|url=//www.google.ca/search?q=gaz+d%27%C3%A9lectrons&ie=utf-8&oe=utf-8&gws_rd=cr&ei=JVTfVIevNcebNoy8g9gE#q=%22gaz+d%27%C3%A9lectrons%22
|titre="gaz d'électrons" - Recherche Google
|année= 2015
|éditeur=Google
|consulté le= 14 février 2015
}}</ref> », comprennent le mot « électron ».

== Notes et références ==
{{Traduction/Référence|en|Electron|344964493|type=note}}

=== Notes ===
<references group=note responsive />

=== Citations originales ===
<references group=trad responsive />

=== Références ===
<references responsive />

== Annexes ==
{{Autres projets
|commons=Category:Electrons
|commons titre=Électrons
|wiktionary=électron
|wiktionary titre=électron
}}

=== Bibliographie ===
* {{ouvrage |langue=en
|nom1=Anastopoulos |prénom1=Charis
|titre=Particle Or Wave |sous-titre= The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics
|éditeur=Princeton University Press |lien éditeur=Princeton University Press
|année=2008
|isbn=0-691-13512-6
}}
*
* {{Chapitre
| titre chapitre  = Électron
|prénom1= Jean-Eudes |nom1= Augustin |lien auteur1=Jean-Eudes Augustin
|titre ouvrage=[[Encyclopædia Universalis]]
|éditeur = Encyclopædia Universalis
|volume= 8 
|titre volume=Égypte - Étrusques
| année   = 2008
| lieu    = Paris
}}
*
* {{article |langue=de 
|nom1=Bucherer |prénom1= Alfred Heinrich |lien auteur1=Alfred Bucherer 
|titre=[[s:de:Messungen an Becquerelstrahlen|Messungen an Becquerelstrahlen. Die experimentelle Bestätigung der Lorentz-Einsteinschen Theorie]] 
|périodique= Physikalische Zeitschrift |lien périodique=Physikalische Zeitschrift
|volume=9 |numéro=22 
|année=1908 
}}
*
* {{ouvrage |langue=en 
|prénom1= Jed Z. |nom1=Buchwald 
|prénom2 = Andrew |nom2= Warwick
|titre= Histories of the Electron |sous-titre= The Birth of Microphysics 
|éditeur=[[MIT Press]] | lieu =Boston 
|année= 2001 
|isbn= 0-262-52424-4
}}
*
* {{ouvrage |langue=en 
|prénom1=Arthur N. |nom1=Cox |directeur1=oui 
|titre= Allen's Astrophysical Quantities 
|numéro d'édition=4 
|éditeur= Springer |lien éditeur=Springer Science+Business Media
|année=2001 
|isbn= 978-0-387-95189-8
}}
*
* {{ouvrage |langue=en
|prénom1=Lorenzo J. |nom1=Curtis
|titre=Atomic Structure and Lifetimes |sous-titre= A Conceptual Approach
|éditeur=Cambridge University Press |lien éditeur=Cambridge University Press
|année=2003
|passage=74
|isbn=0-521-53635-9
}}
*
* {{Ouvrage |langue=en
|prénom1=Per F. |nom1=Dahl 
|titre=Flash of the Cathode Rays |sous-titre=A History of J.J. Thomson's Electron
|éditeur=[[CRC Press]]
|jour={{1er}} |mois=janvier |année=1997
|pages totales=526
|isbn=978-0750304535
}}
*
* {{Ouvrage
|prénom1=Richard |nom1=Feynman |lien auteur1=Richard Feynman
|titre=Lumière et matière
|sous-titre=Une étrange histoire
|éditeur=InterÉditions
|collection=Point Sciences
|année=1987
|isbn=2-02-014758-0
|pages totales=214
}}
*
* {{Ouvrage |langue=en
| titre   = Subatomic Physics
|prénom1= Hans |nom1= Frauenfelder
|prénom2= Ernest M. |nom2= Henley
|numéro d'édition=2
| éditeur = [[Prentice Hall]]
| année   = 1991
| lieu    = Upper Saddle River, New Jersey
| isbn    = 0-13-859430-9
}}
*
* {{ouvrage 
|auteur1=[[Brian Greene]]
|titre=L'Univers élégant
|titre original={{langue|en|The Elegant Universe}}
|éditeur=Gallimard
|collection=Folio Essais
|année=2000
|traduction=Céline Laroche
|préface=[[Trinh Xuan Thuan]]
|pages totales=470
|ISBN=978-2-070-30280-2
}}
*
* {{Ouvrage |langue=en
| titre   = Introduction to Quantum Mechanics
|prénom1= David J. |nom1= Griffiths |lien auteur1=David Griffiths (physicien)
| éditeur = [[Prentice Hall]]
| année   = 1995
| lieu    = Upper Saddle River, New Jersey
| isbn    = 0-13-124405-1
|présentation en ligne=http://www.pearsonhighered.com/pearsonhigheredus/educator/product/products_detail.page?isbn=0131118927
}}
*
* {{article |langue=de 
|nom1=Kaufmann |prénom1= Walter |lien auteur1=Walter Kaufmann (physicien)
|titre=[[wikilivres:Die elektromagnetische Masse des Elektrons|Die elektromagnetische Masse des Elektrons]] 
|périodique= Physikalische Zeitschrift |lien périodique=Physikalische Zeitschrift 
|volume=4 |numéro= 1b
|année=1902 
}}
*
* {{article |langue=de 
|nom1=Kaufmann |prénom1= Walter |lien auteur1=Walter Kaufmann (physicien)
|titre=[[wikilivres:Über die Konstitution des Elektrons (1905)|Über die Konstitution des Elektrons]] 
|périodique= Sitzungsberichte der Königlich Preußische Akademie der Wissenschaften 
|volume=45
|année=1905 
}}
*
* {{article |langue=en 
|nom1=Heaviside |prénom1= Oliver |lien auteur1=Oliver Heaviside
|titre=[[s:en:Electromagnetic effects of a moving charge|Electromagnetic waves, the propagation of potential, and the electromagnetic effects of a moving charge]] 
|périodique=Electrical papers 
|année=1888
|volume=2
}}
*
* {{ouvrage
|auteur1=J. P. McEvoy
|auteur2=Oscar Zarate |responsabilité2=illustrateur
|auteur3=Judy Groves |responsabilité3=diagrammes et graphiques
|titre=La Théorie quantique en images
|éditeur=EDP sciences
|année=2014
|collection=Aperçu
|ISBN=978-2-759-81229-5
|présentation en ligne=http://laboutique.edpsciences.fr/produit/9782759812295
}}
*
* {{ouvrage |langue=fr
|prénom=Isaac |nom1=McFee
|titre=Physique au lit |sous-titre= Vitesse et magnétisme pour être plus intelligent
|collection=La Science au lit
|titre original=The Bedside Book of Physics
|éditeur=Trécarré
|jour=16 |mois=janvier |année=2012
|page=178
|isbn=978-2895686002
|présentation en ligne=http://www.edtrecarre.com/Physique-au-lit/Isaac-Mcphee/livre/9782895686002
}}
*
* {{ouvrage |langue= en
|prénom1=Arthur I. |nom1= Miller
|titre=Albert Einstein’s Special Theory of Relativity
|sous-titre= Emergence (1905) and early interpretation (1905–1911)
|éditeur= Addison–Wesley |lieu=Reading (Massachusetts)
|année=1981
|isbn=0-201-04679-2
}}
*
* {{Article |langue=en
|prénom1=Peter J. |nom1=Mohr
|nom2=Taylor |prénom2=Barry N.
|nom3=Newell |prénom3=David B.
|titre=CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants
|périodique=Reviews of Modern Physics |lien périodique=Reviews of Modern Physics
|jour=6 |mois=juin |année=2006
|volume=80
|passage=633–730
|doi=10.1103/RevModPhys.80.633
}}
*
* {{ouvrage |langue=en
|prénom1=Michael |nom1=Munowitz
|titre=Knowing, The Nature of Physical Law
|éditeur=Oxford University Press |lien éditeur=Oxford University Press
|année=2005
|isbn=0-19-516737-6
}}
*
* {{ouvrage |langue=en
|prénom1=Linus C. |nom1=Pauling |lien auteur1=Linus Pauling
|titre=The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals
|sous-titre=An introduction to modern structural chemistry
|numéro d'édition=3
|éditeur=Cornell University Press |lien éditeur=Cornell University Press
|lieu=Ithaca (New York)
|année=1960
|passage=4–10
|isbn=0-8014-0333-2
|résumé=//books.google.co.uk/books?id=L-1K9HmKmUUC
|consulté le=25 février 2010
}}
*
* {{ouvrage |langue=en
|prénom1=Wilhelm |nom1=Raith
|prénom2=Thomas |nom2= Mulvey
|titre=Constituents of Matter |sous-titre= Atoms, Molecules, Nuclei and Particles
|éditeur=CRC Press |lien éditeur=CRC Press
|année=2001
|passage=777–781
|isbn=0-8493-1202-7
}}
*
* {{Ouvrage |langue=fr
|prénom1= Jean |nom1=Rosmorduc |lien auteur1=Jean Rosmorduc
|titre=Une histoire de la physique et de la chimie
|sous-titre=De Thalès à Einstein
|collection=Points Sciences
|éditeur=Seuil
|mois=novembre |année=1985
|isbn=9782020089906
}}
*
* {{article |langue=en
|nom1= Searle |prénom1= George Frederick Charles |lien auteur1=George Frederick Charles Searle 
|titre= [[s:en:On the Steady Motion of an Electrified Ellipsoid|On the Steady Motion of an Electrified Ellipsoid]] 
|périodique=Philosophical Magazine |lien périodique=Philosophical Magazine
|année=1897
|volume=44 |numéro=269
}}
*
* {{Ouvrage |langue=fr
|prénom1=Raymond A. |nom1=Serway |lien auteur1=Raymond Serway
|titre=Physique II
|sous-titre=Électricité et magnétisme
|titre original=Physics for Scientists and Engineers/with Modern Physics. Volume 2
|année=1989
|éditeur=Éditions études vivantes |lieu=Montréal (Québec)
|traduction=Robert Morin
|numéro d'édition=2
|isbn=0-03-926211-1}}
*
* {{Ouvrage |langue=fr
|prénom1= Raymond A. |nom1= Serway |lien auteur1=Raymond Serway
|titre= Physique III |sous-titre= Optique et physique moderne 
|titre original=Physics for Scientists and Engineers / With Modern Physics
|traduction=Robert Morin et Céline Temblay
|numéro d'édition=3 
|éditeur = Éditions Études Vivantes |lieu = Laval (Québec)
|année= 1992
|pages totales = 776 
|isbn = 2-7607-0542-0 
|présentation en ligne=//books.google.ca/books?id=XZxkppdiWOYC&dq=Physique+III.+Optique+et+physique+moderne+1992&hl=fr&source=gbs_navlinks_s }}
*
* {{ouvrage |langue=en
|prénom1=Boris M. |nom1=Smirnov 
|titre=Physics of Atoms and Ions
|éditeur=Springer |lien éditeur=Springer Science+Business Media
|année=2003
|isbn=0-387-95550-X
}}
*
* {{article |langue=en 
|nom1= Thomson |prénom1= Joseph John |lien auteur1=Joseph John Thomson
|titre=[[s:en:On the Electric and Magnetic Effects produced by the Motion of Electrified Bodies|On the Electric and Magnetic Effects produced by the Motion of Electrified Bodies]] 
|périodique=Philosophical Magazine |lien périodique=Philosophical Magazine
|année=1881 
|volume=11 |numéro=68 
}}
*
* {{Ouvrage |langue=fr
| titre   = [[Trous noirs et distorsions du temps : l'héritage sulfureux d'Einstein]]
|nom1= Thorne |prénom1= Kip S. |lien auteur1=Kip Thorne
|préface=[[Stephen Hawking]]
|traduction=Alain Bouquet et Jean Kaplan
| éditeur = Flammarion 
| collection = Champs
| année   = 1997
| pages totales=654
| isbn = 9782082112215
}}
*
*{{ouvrage |langue= en 
|prénom1=Edmund Taylor |nom1= Whittaker |lien auteur1=Edmund Taylor Whittaker
|titre=A History of the Theories of Aether and Electricity
|volume=1 |titre volume=The Classical Theories 
|numéro d'édition= 2
|éditeur= Nelson |lieu=Londres 
|année=1951
}}
*
*{{ouvrage |langue= en 
|prénom1=Edmund Taylor |nom1= Whittaker 
|titre=A History of the Theories of Aether and Electricity
|volume=2 |titre volume=The modern theories 1900-1926
|numéro d'édition= 2
|éditeur=Nelson |lieu=Londres 
|année=1953
}}
*
*{{Chapitre|langue= en
|prénom1= Scott |nom1= Walter
|titre chapitre=Minkowski, Mathematicians, and the Mathematical Theory of Relativity 
|auteurs ouvrage= H. Goenner, J. Renn, J. Ritter et T. Sauer
|titre ouvrage=Einstein Studies
|éditeur= Birkhäuser 
|année=1999 
|passage=45–86 
}}
*
* {{ouvrage 
|prénom1=Steven |nom1=Weinberg |lien auteur1=Steven Weinberg (physicien) 
|traduction=Jean-Benoit Yelnik 
|titre=Les Trois Premières Minutes de l'univers 
|éditeur=Seuil |collection=Point 
|année=1978 
|ISBN=2-02-005425-6
}}
*
* {{Ouvrage |langue=fr
| titre   = Introduction à la physique des particules
|prénom1= Robert |nom1= Zitoun |responsabilité1=professeur à l'[[université Savoie-Mont-Blanc]] (Annecy-le-Vieux)
| éditeur = Dunod
|collection=Sciences Sup
|numéro d'édition=2
| année   = 2000
| lieu    = Paris
| passage = 50-51
|pages totales=144
| isbn    = 9782100487783
|présentation en ligne=http://www.dunod.com/sciences-techniques/sciences-fondamentales/physique-et-astrophysique/master-et-doctorat-capes-agreg/introduction-la-phys
}}
*
* {{ouvrage |langue=en
|prénom1=Martin V. |nom1=Zombeck
|titre=Handbook of Space Astronomy and Astrophysics
|numéro d'édition=3
|éditeur=Cambridge University Press |lien éditeur=Cambridge University Press
|année=2007
|isbn=0-521-78242-2
}}

=== Articles connexes ===
* [[Effet Auger]]
* [[Électron solvaté]]
* [[Effet photoélectrique]]
* [[Excitation (physique)]]
* [[Particule β]]
* [[Mobilité des porteurs de charge]]
* [[Diffusion Compton]]
* [[Liste d'applications des propriétés de l'électron]]

=== Liens externes ===
* {{en}} Valeur [[Comité de données pour la science et la technologie|CODATA]] pour le [http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?re|search_for=classical+electron+radius rayon classique de l'électron] sur le site du [[National Institute of Standards and Technology|NIST]].
* {{en}} [[John Baez]], « ''[http://math.ucr.edu/home/baez/lengths.html#classical_electron_radius The Classical Electron Radius]'' » dans ''Length Scales in Physics'', {{date-|12 février 2010}}
* {{Article |langue=en 
|prénom1=W.-M. |nom1=Yao 
|et al.= oui 
|titre=eMASS (atomic mass units u) 
|éditeur=Particle Data Group 
|périodique=J. Phys. G 
|volume=33 |numéro=1 
|année= 2006 
|lire en ligne= http://pdg.lbl.gov/2006/listings/s003.pdf |format électronique=Pdf
}} {{commentaire biblio|Caractéristiques de l'électron}}
* {{article |langue=fr
|titre=[http://bibnum.education.fr/physique/physique-nucl%C3%A9aire/la-mesure-par-millikan-de-la-charge-de-l%E2%80%99%C3%A9lectron# La mesure par Millikan de la charge de l'électron]
|prénom1= Ilarion |nom1= Pavel
|périodique= BibNum
|mois= décembre |année= 2010
|consulté le= 24 janvier 2013
}} (analyse de Ilarion Pavel, {{citation|ingénieur en chef des mines, docteur en physique théorique}})

{{Liens}}

{{Palette|Tableau particules|Électromagnétisme}}
{{Portail|Chimie|Électricité et électronique|Physique|Sciences quantiques|Énergie|matériaux}}

{{Article de qualité|oldid=88712670|date=14 février 2013}}

[[Catégorie:Électron| ]]