elektron

I partikelfysikkens standardmodel klassificeres elektroner som leptoner, hvor elektronen hører til første generation. Elektroner er fundamentale partikler, hvilket betyder at de ikke består af andre, mindre, partikler. Elektroner påvirkes af tre af de fire naturkræfter. Ud over den elektromagnetiske kraft, kan elektroner også påvirkes af svage kernekræfter og gravitation.

Elektronen har et spin på ½ gange Plancks konstant. Elektronen er dermed en fermion, og adlyder Paulis udelukkelsesprincip ifølge hvilket to elektroner ikke kan være i samme kvantetilstand. Dette forhold spiller en hovedrolle for forståelsen af stoffernes elektronstruktur, og dermed stoffernes egenskaber (se faststoffysik).

Elektroner kan eksistere enten som frie partikler, eller bundet af en atomkerne. I begge tilfælde anvender man kvantemekanik. En fri elektron optræder som en bølge, med de Broglie-bølgelængde h/p, hvor p er elektronens impuls og h er Plancks konstant.En sådan bølge udviser ligesom en lysbølge interferenseffekter, f.eks. Bragg-diffraktion.

For elektroner bundet i et kraftfelt (f.eks. i et atom, molekyle eller fast stof) kan man ved løsning af Schrödingerligningen fastlægge de tilladte energier og de tilhørende bølgefunktioner, som beskriver den rumlige fordeling af elektronerne. Elektroner kan foretage spring fra én kvantetilstand til en anden under optagelse eller udsendelse af en foton (lysenergi), og hyppigheden af spring er fastlagt af bølgefunktionen for begyndelses- og sluttilstanden. Bestråles stof med tilstrækkelig energirige fotoner, kan disse omdannes til elektron-positron-par. Denne proces kan beskrives på tilsvarende måde som elektronspring mellem kvantetilstande, idet Schrödingerligningen dog må erstattes med Diracligningen, der tager højde for relativitetsteorien.