PG电子官方网站电子（表文名：electron）是一种带有负电的亚原子粒子，常用符号e暗示，1897年由英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆生正在商量阴极射线时察觉。

　　电子是电量的最幼单位。[1]它能够是自正在的(不属于任何原子)，也能够被原子核羁绊。电子拥有粒子性和摇动性，即波粒二象性。

　　约莫2500年前，古希腊玄学家泰勒斯仍旧察觉用丝绸或法兰绒摩擦琥珀（古希腊语：ήλεκτρον ，ēlektron）能吸引轻幼物体。“electric（电）”这个词即是开头于希腊语中的“ελεκτρον（琥珀）”。

　　东汉光阴（约公元一世纪），王充所著册本《论衡》中相合于静电的记录：“顿牟掇芥”。顿牟即是琥珀，当琥珀经摩擦后，即能吸引像草芥一类的轻幼物体。西元三世纪，晋朝张华的《博物志》中也有记录：“今人梳头，解着衣，有随梳解结，有光者，亦有吒声”。这里记录头发因摩擦起电发出的闪光和劈啪之声。

　　查尔斯·笃费看法，大天然有两种差另表“电流体”（electric fluid），它们不同为玻璃电（正电）与树脂电（负电），摩擦的行动能够将它们判袂， 兼并后会互相中和对方。这表面称为“双流体表面”。稍后，美国科学家埃柏奈泽·肯纳斯理也独立得回雷同的结论。

　　美国人本杰明·富兰克林认识到闪电与摩擦起电涉及到雷同的天然因素——自后称之为电，而且做纸鸢测验说明这一主张。宛如谁人光阴的公共半科学家，富兰克林以为，电效应是一种充足于全数物体内部的秘密流体所发作的效用。假设经由某种圭表，促使物体取得更多这种流体，则称此物体带正电；假设经由另一种圭表，促使物体遗失这种流体，则称此物体带负电。若这两个物体互毗邻触到对方，流贯通从带正电物体流往带负电物体。流体的这种从头漫衍规矩了电流偏向（与自后观测到的电子滚动偏向正好相反）。这是一种“单流体表面”。

　　正在1838年至1851年光阴，英国大夫理查·莱敏修议，原子是由主题物质与以一心圆样式围困正在地方的带有单元电荷的次原子粒子所构成；精简地说，他猜思大天然存正在带有单元电荷的次原子粒子。正在1846年，德国物理学者威廉·韦伯创议，原子的机合似乎行星编造，许多带正电的次原子粒子盘绕着一个带负电的主题物质动弹，次原子粒子的质料特别细微，主题物质的质料特别大。1874年，爱尔兰物理学者乔治·斯桐尼创议，正在电解局面里，大天然揭示了电的凿凿简单数目，这数目与电所效用的物体的品种无合。

　　他又于1891年修议，将这些根本电量（根本电荷）定名为“electron ”（电子），他还试验利用法拉第电解定律来估算其数值。斯桐尼的电子恒久羁绊正在原子内部，无法被移除，每一个原子的化学键都邑伴跟着电子。这些电子的颤抖形成边际以太的电磁应力。1881年，德国物理学者赫尔曼·冯·亥姆霍兹夸大，从法拉第电解定律的结果能够总结，不管是正电或是负电，它们都可被豆割为凿凿的根本单元，其物理性拥有粒子本质。

　　德国物理学者尤利乌斯·普吕克商量盖斯勒管内的稀少气体里的放电局面。他正在1858年察觉电子，假设利用白金为阴极的质料，则会有幼粒子从阴极剥离。他猜思，剥离的白金粒子因白炽而发出辉光。他还观测到，正在放电时，正在阴极相近的玻璃管壁会呈现磷光，其身分会跟着磁场而改革。普吕克的学生约翰·希托夫于1869年进一步察觉，假设正在阴极与磷光之间置入一个物体，则辉光会被节造正在阴极与物体之间，玻璃管壁会由于物体的遮挡而正在磷光曲面内呈现一块暗影，这意味着辉光不会转弯，只会以直线年，德国物理学者欧根·戈尔德斯坦将希托夫的测验加以扩展，他利用面积较大的阴极，而不是希托夫的点阴极，他察觉，辉光的光辉并不是朝着全数偏向发射，而是朝着笔直于皮相的偏向发射。他将辉光的光辉定名为阴极射线。阴极射线的发射体例与坎德拉差别，这是一个很大的区别，但希托夫与戈尔德斯坦照旧以为，阴极射线是某种传达于以太的电磁波。假使这样，他们的商量成效已为将来合于阴极射线性质的相持撒下了种子。

　　英国人威廉·克鲁克斯正在1878年行使一种水银真空泵，创造出了气体含量仅为盖斯勒管1/75000的真空管，被称作克鲁克斯管。克鲁克斯属意到，当慢慢抽出克鲁克斯管内的气体时，阴极相近发轫呈现昏暗区域，跟着真空度的补充，这昏暗区域也会扩张。克鲁克斯修议，这昏暗区域的宽度与阴极粒子的均匀自正在程相合；昏暗区域与辉光区域的界面，即为粒子与气体分子互相碰撞的肇端面；正在昏暗区域内，没有什么碰撞；而正在辉光区域，爆发了许多碰撞事项；正在管面的萤光，则是由于粒子与管面爆发碰撞。

　　克鲁克斯等英国物理学家以为阴极射线并不是射线，而是一种带电粒子。这主张遭到了以海因里希·赫兹为首的德国物理学家的阻挡。赫兹的学生德国物理学家菲利普·莱纳德正在1889年实行了一个测验：他正在阳极装置了薄铝箔窗，云云就能把阴极射线导出到气氛中。赫兹提出，阴极射线可以穿过薄金属箔，因而它不也许是粒子。同时，赫兹还正在真空管的两侧施加了电场，结果察觉并没有寓目到预期的偏转，这越发坚忍了他的信奉。

　　1895年，让·佩兰察觉阴极射线可以使真空管中的金属物体带上负电荷，扶帮了克鲁克斯的表面。1897年，剑桥大学卡文迪许测验室的约瑟夫·汤姆孙重做了赫兹的测验。利用真空度更高的真空管和更强的电场，他寓目出阴极射线的偏转，并打算出了阴极射线粒子（电子）的荷质比，因而得回了1906年的诺贝尔物理学奖。汤姆孙采用1891年乔治·斯托尼所起的名字——电子来称号这种粒子。至此，电子举感人类察觉的第一个亚原子粒子和翻开原子天下的大门被汤姆孙察觉了。

　　于1896年，正在商量自然发萤光矿石的时间，法国物理学家亨利·贝克勒尔察觉，不需求施加表能源，这些矿石就会天然地发射辐射。这些放射性物质惹起很多科学家的风趣，囊括察觉这些放射性物质会发射粒子的新西兰物理学家欧内斯特·卢瑟福。服从这些粒子穿透物质的才干，卢瑟福替这些粒子不同取名为阿尔法粒子和贝塔粒子（“阿尔法”是希腊字母的第一个字母“α”，“贝塔”是第二个字母“β”）。于1900年，贝克勒尔察觉，镭元素发射出的贝塔射线，会被电场偏转；又有，贝塔射线和阴极射线都有同样的荷质比。这些证据使得物理学家更猛烈地以为电子本是原子的一个人，贝塔射线年，美国物理学家罗伯特·密立根做了一个有名测验，称为油滴测验，能够无误地丈量出电子的带电量。正在这测验里，他利用电场的库仑力来抵销带电油滴所感应到的重力。从电场强度，他打算出油滴的带电量。他的仪器能够无误地丈量出含有1到150个离子的油滴的带电量，并且测验差错能够节造到低于0.3%。他察觉每一颗油滴的带电量都是统一常数的倍数，因而，他推论这常数必是电子的带电量。汤姆孙和学生约翰·汤森德利用电解的离子气体来将过饱和水蒸气凝集，经由丈量带电水珠粒的带电量，他们也取得了犹如结果。于1911年，亚伯兰·约费利用带电金属微粒，独速即取得同样的结果。然则，油滴比水滴更太平，油滴的蒸发率较低，比拟适合更良久的精准测验。

　　二十世纪初，测验者察觉，迅速转移的带电粒子会正在经由的途径，使过冷却、过饱和的水蒸气凝集成幼雾珠。于1911年，查尔斯·威耳逊运用这表面安排出云室仪器。这巧妙的发现使得测验者可以用摄影机拍摄到迅速转移电子的轨道，成为早期商量根本粒子的紧急技巧。

　　最早的原子模子是汤姆孙的梅子布丁模子。发布于1904年，汤姆孙以为电子正在原子中匀称罗列，就像带正电布丁中的带负电梅子相同。1909年，有名的卢瑟福散射测验彻底地推倒了这模子。

　　卢瑟福依据他的测验结果，于1911年，安排出卢瑟福模子。正在这模子里，原子的绝大个人质料都鸠合于幼幼的原子核，原子的绝大个人都是真空。而电子则像行星盘绕太阳运行相同盘绕着原子核运行。

　　正在经典力学的框架之下，行星轨道模子有一个紧张的题目不行注解：呈加快率运动的电子会发作电磁波，而发作电磁波就要消费能量；最终，耗尽能量的电子将会一头撞上原子核（就像能量耗尽的人造卫星最终会进入地球大气层）。于1913年，尼尔斯·玻尔提出了玻尔模子。正在这模子中，电子运动于原子的某一特定的轨域。隔断原子核越远，轨域的能量就越高。当电子从隔断原子核更远的轨域，跃迁到隔断原子核更近的轨域时，会以光子的情势开释出能量。相反的，从低能级轨域跃迁到高能级轨域则会接收能量。借着这些量子化轨域，玻尔无误地打算出氢原子光谱。然则，利用玻尔模子，并弗成以注解谱线的相对强度，也无法打算出更纷乱原子的光谱。这些困难，尚待自后量子力学的注解。

　　1916年，美国物理化学家吉尔伯特·道易斯告捷地注解了原子与原子之间的互相效用。他创议两个原子之间一对共用的电子，称为电子对，变成了共价键。于1923年，瓦尔特·海特勒和弗里茨·伦敦运用量子力学表面，完善地注解知道电子对发作和化学键变成的出处。于1919年，欧文·朗缪尔将道易斯的立方原子模子加以阐扬，创议全数电子都漫衍于一层层一心的（挨近一心的）、等厚度的球形壳。他又将这些球形壳分为几个个人，每一个个人都含有一对电子。利用这模子，他可以注解周期表内每一个元素的周期性化学本质。

　　1924年，奥地利物理学家沃尔夫冈·泡行使一组参数来注解原子的壳层机合。这一组的四个参数，决断了电子的量子态。每一个量子态只可容许一个电子拥有。（这禁止多于一个电子拥有同样的量子态的法则，称为泡利不相容道理）。这一组参数的前三个参数不同为主量子数、角量子数和磁量子数。第四个参数只可有两种采取。于1925年，荷兰物理学家塞缪尔·古德斯米特和乔治·乌伦贝克提出了第四个参数所代表的物理机造。他们以为电子，除了运动轨域的角动量以表，也许会具有内正在的角动量，称为自旋；这本质能够用来注解先前正在测验里，用高区别率光谱仪观测到的奥妙的周密机合割裂，即原子谱线从先前的一条线割裂成数条线。

　　1924年，法国物理学家境易·德布罗意正在他的博士论文《量子表面商量》（《Recherches sur la théorie des quanta》）里，提出了德布罗意假说，假设全数物质都具有似乎光波的摇动本质。服从这假设，予以适宜的要求，电子和其它物质会显示出摇动的本质。假若，物理测验可以显示出，跟着时期演化，物体转移于空间轨道的局域身分，则这测验明晰地显示了粒子本质。假若，物理测验可以显示出，粒子通过狭缝后，会发作插手图样于侦测屏蔽，则这测验明晰地显示了摇动本质。1927年，英国物理学家乔治·汤姆孙用金属薄膜，美国物理学家克林顿·戴维森和雷斯特·革末用镍晶体，不同将电子的插手效应显示于侦测屏蔽。

　　德布罗意的博士论文予以埃尔温·薛定谔莫大的启发：既然粒子拥有摇动性，那一定有一个摇动方程，可以齐备地描绘这粒子的摇动行径。1926年，薛定谔提出了薛定谔方程。这摇动方程可以描绘电子的摇动行径。它并不行命定性地给出电子的明晰运动轨道，电子正在放肆时期的身分。然则，它能够打算出电子处于某身分的概率，也即是说，正在某身分找到电子的概率。薛定谔用本人思出的方程来打算氢原子的谱线，取得了与用玻尔模子的预测相通的谜底。再进一步将电子的自旋和几个电子的彼此效用纳入考量，薛定谔方程也可以给出电子正在其它原子序较高的原子内的电子组态。1928年，保罗·狄拉克发布了狄拉克方程。这公式可以描绘相对论性电子的物理行径。相对论性电子是转移速率挨近光速的电子。为了要注解狄拉克方程的自正在电子解所碰到的变态的负能量态题目，狄拉克提出了一个真空模子，称为狄拉克之海，即真空是挤满了拥有负能量的粒子的无尽海。因而，他预言宇宙中存正在有正子（电子的反物质搭配）。1932年，卡尔·安德森正在宇宙射线测验中最初说明晰正子的存正在。

　　1947年，威利斯·兰姆正在与商量生罗伯特·雷瑟福（Robert Retherford）互帮的测验中，察觉氢原子的某些应当不会有能量差值的简并态，果然呈现很幼的能量差值。这局面称为兰姆位移。约莫同年代，波利卡普·库施和亨利·福立正在合伙告终的一个测验中，察觉电子的相当磁矩，即电子的磁矩比狄拉克表面的预估稍微大一点。为明白释这些局面，朝永振一郎、朱利安·施温格和理察·费曼，于1940年代，创修了量子电动力学。

　　MeV）；自后，能量更到达300MeV。1947年，正在通用电器测验室，利用一台70MeV电子同步加快器，物理学家察觉了同步辐射，即转移于磁场的相对论性电子由于加快率而发射的辐射。1968年，第一座粒子束能量高达1.5吉电子伏（

　　GeV），名为大储蓄环对撞机的粒子对撞机，正在意大利的核子物理国度商量院发轫运作。这座对撞机可以将电子和正子反偏向地不同加快。与用电子碰撞一个静止标靶比拟较，这技巧可以有用地使碰撞能量补充一倍。从1989年运转到2000年，位于瑞士日内瓦近郊的欧洲核子商量结构的大型电子正子对撞机，可以完成高达209GeV的碰撞能量。这对撞机一经告终多项测验，对待考练与查对粒子物理学的模范模子的无误性有很大的奉献。2

　　正在粒子物理学里，依据模范模子，电子属于亚原子粒子中的轻子类。电子是根本粒子。正在全数带电的轻子中，电子的质料最幼，属于第一代根本粒子。μ子和τ子不同为第二代和第三代的轻子。它们的电荷量、自旋和根本互相效用，都与电子雷同；质料都大于电子。轻子与夸克的合键差别点是轻子不以强核力与其它粒子互相效用。轻子的自旋是半奇数。一般自旋为半奇数的粒子都是费米子。因此，轻子是费米子。电子的自旋是

　　电子的质料约莫为9.109 × 10−31千克或5.489 × 10−4amu。依据阿尔伯特·爱因斯坦的质能等价道理，这质料等价于0.511 MeV静止能量。质子质料约莫为电子质料的1836倍。天文丈量显示出，起码正在比来这半个宇宙的年纪光阴，这质料比例都维持太平稳定，就宛如模范模子所预测的相同。

　　电子带有的电量是根本电荷电量：-1.602 × 10−19库仑，这是亚原子粒子所利用的电荷单元的电量。正在测验无误极限内，电子的绝对带电量与质子相当，但正负号相反。根本电荷一样用符号

　　暗示；此中，正负号不同暗示带有正负电荷。除了带有电荷的正负号差别以表，正子与电子的其它本质都雷同。

　　。一样，当说到这本质时，电子会被指为是一种自旋1/2粒子。对待这种粒子，自旋角动量是

　　。沿着自旋轴，电子的内正在磁矩约莫为1玻尔磁子，或9.274 009 15（23）×10−24焦耳/特斯拉。电子的自旋对待动量偏向的投影为电子的螺旋度。

　　电子没有任何次机合。物理学家以为电子是一个点粒子，不拥有任何空间。从观测羁绊于潘宁阱内的电子而取得的测验结果，物理学家揣测电子半径的上限为10−22米。经典电子半径是2.8179 × 10−15米。这个结果是从经典电动力学和狭义相对论的表面推论出来的，并没有利用到任何量子力学表面。

　　许多根本粒子会自愿衰造成质料更轻的粒子，μ子即是一个很好的例子。均匀寿命为2.2 × 10−6秒的μ子会衰造成一个电子、一个中微子和一个反中微子。从现有表面论证，电子是很太平的：电子是质料最轻的带电粒子，它的衰变会违反电荷守恒定律。电子均匀寿命的测验最低限是4.6 × 1026年，信任区间是90%。

　　宛如全数其它粒子，电子拥有粒子性和摇动性。这本质称为波粒二象性。正在双缝测验里，电子的摇动本质，使得通过两条狭缝的电子波互干系涉，形成了显示于侦测屏蔽的明亮条纹和昏暗条纹，这即是如左图所示双缝测验特质的插手图样。利用更高阶的测验配置，能够观测到，电子老是以一颗颗粒子的体例抵达侦测屏蔽。电子的摇动行径能够用复值的含时波函数

　　。假若这两个粒子能够被划分，那应当能够确定哪个波函数描绘的是第一个粒子，哪个波函数描绘的是第二个粒子。假若

　　现正在假设这两个粒子是全同粒子，不行够划分真相哪个粒子是第一个粒子，哪个粒子是第二个粒子。这意味着波函数

　　也许描绘的是第一个粒子，也有也许描绘的第二个粒子。这两个粒子量子行径的概率对待粒子相易应当拥有稳定性：

　　从阻挡称性总波函数的情势能够推论，假设两个全同粒子的波函数对待粒子相易拥有阻挡称性，而且它们拥有统一量子态，即它们的波函数雷同，

　　费米子的自旋为半整数，总波函数对待粒子相易拥有阻挡称性。因而，泡利不相容道理证据，两个全同费米子正在统一个编造中始终无法占领统一量子态。并没有涉及到任何位势，并没有任何效使劲施加于它们本体，这纯粹是从无法划分全同粒子而发作的一种量子本质，正在经典物理学里，找不到似乎本质。

　　电子是全同费米子。没有任何技巧可以区别出一个电子与另一个电子有什么差别；没有任何技巧可以划分出，正在一群电子之中，哪一个电子是哪一个电子。根据泡利不相容道理，放肆两个电子都不行拥有同样的量子态。这道通晓释了很多相合电子正在原子内的本质。比方，正在原子内，一个原子轨域里，最多只可有两个羁绊电子，为了契合阻挡称性，一个电子的自旋往上，另一个电子的自旋往下；而不是全数的羁绊电子都拥有同样一个最低能级的轨域。

　　物理学家以为，空间会连续不息地天生一对一对的虚粒子，像正子-电子虚偶，而正在保存短暂的一段时期后，这些成对的虚粒子会彼此摧毁对方。正在这历程里，天生虚粒子所需求的能量涨落

　　就行。云云，表面上不会被仪器侦测出来，也不会违反海森堡不确定道理。依据这推理，对待虚电子，

　　如左图所示，电子-正子虚偶会随机性地呈现于一个电子（图内左下方）的相近。当电子-正子虚偶尚然存正在的时间，再造成的正子，会感应到正本电子施加的吸引性库仑力；而新电子则会感应到排斥性库仑力。这局面称为真空极化。真空变得相像一个拥有电容率

　　的电介质。因而，电子的有用电荷量变得幼于实正在值量，并且跟着离正本电子隔断的补充而递减。通过1997年用日本崔斯坦粒子加快器所做的测验，真空极化表面取得了强有力的说明。对待电子的质料，虚粒子也会形成障蔽效应。

　　虚粒子互相效用可以注解，正在电子的内正在磁矩与玻尔磁子之间，细微的误差（约莫是磁矩的0.1%），称为相当磁矩。这表面结果超特无误地与测验测定的数值相契合。无可含糊地，正在这里，量子电动力学交出了一份美丽的成就单。

　　正在经典物理里，一个物体的角动量和磁矩跟其物理尺寸相合。因而，无尺寸电子具有这些本质的观点实正在令人百思。一个也许合理的注解为，正在电子自己所发作的电场，可以天生虚光子。这些虚光子促使电子迅速地动颤，称为颤动，于是形成电子的进动。经由过滤掉涨掉队，净运动是圆周运动。这独特的运动形成了电子的自旋和磁矩。正在原子里，做谱线测验寓目到的兰姆位移，能够用虚光子天生的表面来注解。

　　电子是带负电粒子，其所发作的电场，会吸引像质子一类的带正电粒子，也会排斥像电子一类的带负电粒子，这些局面所涉及的效使劲遵循库仑定律。一群电子正在空间中转移的行动会变成电流，安培定律描绘电流与电流所发作的磁场互相之间的合联。这种感想本质给出了驱动电动机的磁场。

　　依据经典电动力学，一个放肆转移的带电粒子，务必经由一段传达时期，才可以将其影响传达参与身分，正在场身分发作对应的推迟势，称为李纳-维谢势。这一段时期的是非跟带电粒子身分、场身分之间的隔断相合。放肆转移的带电粒子所发作的电场和磁场，能够从李纳-维谢势求得，也能够用杰斐缅柯方程直接打算出来。运用狭义相对论，也能够推导出同样的结果。

　　转移于磁场的电子，会感应到洛伦兹力的效用。这洛伦兹力笔直于磁场与电子速率两个矢量所决断的平面，是向心力，促使电子服从螺旋轨道转移于磁场。螺旋轨道的半径称为反转半径。因为螺旋运动涉及加快率，电子会发射电磁辐射。对待这历程，非相对论性电子发射的电磁辐射称为挽回辐射；而相对论性电子发射的则称为同步辐射。发射电磁辐射的同时，电子也会感应到一种后坐力，称为阿布拉罕-洛伦兹-狄拉克力，使得电子的转移速率减缓。阿布拉罕-洛伦兹-狄拉克力，是由电子本身发作的电磁场，施加于本人自己的效使劲。

　　正在量子电动力学里，粒子与粒子之间通报电磁互相效用的玻色子是光子。一个不呈加快率运动的独处电子，是无法发射或接收实正在光子的。由于，云云做会违背能量守恒定律和动量守恒定律。然而，虚光子不须遵循这禁忌。虚光子能够职掌传输动量于两个带电粒子之间的仔肩。比方，两个带电粒子互交友换虚光子这行动，变成了库仑力。假设，一个转移中的电子电子，感应到一个带电粒子（像质子）所发作的电场的库仑力，而发作偏转，则电子会由于加快率运动而发射电磁辐射，这称为轫致辐射。

　　康普顿散射是光子与自正在电子之间的弹性碰撞。这种碰撞涉及动量和能量的传输于两个粒子之间，会改革光子的波长电子。改革的波长差值称为

　　是光速。电子的康普顿波长为2.43 × 10−12 m。对待长波长的光波（比方，可见光的波长域为0.4–0.7 μm），康普顿波长会显得相当细微，称这种散射为汤姆孙散射。

　　当电子与正子互相碰撞时，它们会彼此湮灭对方，同时天生两个以上，偶数的伽马射线°相对角度发射出去。假若，能够轻视电子和正子的动量，则这碰撞也许会先变成电子偶素原子，然后再湮灭成为两个0.511 MeV伽马射线光子。

　　逆反过来，高能量光子能够改变为一个电子和一个正子，这圭表称为成对发作。然则，因为违背了动量守恒定律，孤单光子不也许会发天生对发作。唯有正在像原子核等等的带电粒子相近，因为库仑效用，能量大于1.022 MeV的光子才有也许发天生对发作。

　　轻子的量子态是由遵循狄拉克方程的狄拉克旋量来表达。狄拉克旋量有四个复值分量，能够用投影算符服从手征性分为左手个人与右手个人。依据弱互相效用表面，电子狄拉克旋量的左手个人会与电中微子狄拉克旋量变成弱同位旋二重态。对待弱互相效用，电中微子的物理行径有点似乎电子。二重态的任何一个成员，都能够发射或接收一个W玻色子，从而改变为另为一个成员。这历程称为电性流互相效用。W玻色子带有一个单元电荷，这抵消了正在迁变时，任何净电量转变，这历程遵循电荷守恒定律。放射性原子的贝塔衰变局面所涉及的即是电性流互相效用。电子和电中微子能够互交友换Z玻色子，这历程称为中性流互相效用，中微子-电枪弹性散射所涉及的即是中性流互相效用。

　　原子内部有一个原子核与一群被原子核羁绊的电子。因为库仑力的效用，原子内的电子被原子核吸引与羁绊。假若，羁绊电子的数量不等于原子核的质子数量，则称此原子为离子。正在原子内，原子轨域描绘羁绊电子的物理行径。每一个原子轨域都有本人奇特的一组离散的量子数，像主量子数、角量子数和磁量子数。对待原子轨域，主量子数设定能级，角量子数给出轨角动量，而磁量子数则是轨角动量对待某特定轴的（量子化的）投影。依据泡利不相容道理，每一个原子轨域只可被两个电子占领，而这两个电子务必有阻挡称的的自旋波函数，一个自旋向上，另一个自旋向下。

　　处于一个轨域的电子，经由发射或接收光子的历程，能够跃迁至此表一个轨域。发射或接收的光子的所涉及的能量务必等于轨域能级的差值。除了这种技巧以表，电子也能够借着与它粒子的碰撞，或靠着俄歇效应，跃迁至另表轨域。假若，予以羁绊电子的能量大于其羁绊能，则这羁绊电子能够逃离原子，成为自正在电子。比方，正在光电效应里，一个能量大于原子电离能的入射光子，被电子接收，使得电子有足够的能量逃离原子。

　　电子的轨角动量是量子化的。因为电子带有电荷，其轨磁矩与轨角动量成正比。原子的净磁矩是原子核与每一个电子的轨磁矩和自旋磁矩的总矢量和（欲领会更周密的原料，请参阅自旋-轨道效用）。然则，与电子的磁矩比拟，核磁矩显得超幼，能够轻视。处于同样轨域的两个偶电子会彼此抵销对方的自旋磁矩。

　　原子与原子之间的化学键是由于电磁效用而变成的，这物理行径能够用量子力学表面来描绘。几种常见的化学键为离子键、共价键和金属键。正在离子化合物里，正离子和负离子会通过静电效用变成离子键。正在共价化合物里，原子与原子之间通过共用电子变成共价键。正在金属里，自正在电子与罗列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力变成金属键。分子是由多个原子正在共价键中透过共用电子连结沿途而变成。

　　正在分子内部，电子的运动会同时感应到几个原子核的影响。电子拥有分子轨域，就相像正在独处原子内部拥有原子轨域相同。正在分子机合里，一个很紧急的要素是电子偶的存正在。电子偶是两个自旋相反的电子构成；遵循泡利不相容道理，这两个电子共处于统一个分子轨域，就相像处于统一个原子轨域相同。差另表分子轨域有差另表电子概率密度漫衍。比方，共价键电子偶（实质连结原子正在沿途的共价键的电子偶）的电子，最常处于原子之间比拟幼的空间。反过来说，非共价键电子偶的电子会漫衍于盘绕着原子核的比拟大的空间。

　　假若，一个物体所具有的电子数目与质子数目不相当，则此物体带有净电荷。当电子数目比拟多的时间，称此物体带有负电；而当电子数目比拟少的时间，称此物体带有正电；又当电子数目与质子数目相当时，称此物体为电中性。一个巨观物体能够通过摩擦而带有净电荷，称此效应为摩擦起电效应。转移于真空的独立电子称为

　　。自正在电子不羁绊于原子内。正在金属内的电子的物理行径恰似自正在电子。实质而言PG电子官方网站，这些正在金属内的电子是

　　。更幼心而言，它们是准粒子，所具有的电荷量、自旋、磁矩，与实正在电子的等值；然则有用质料不等值。当自正在电子转移于金属或真空时，它们会形成电荷的净滚动，称为电流。载流导线是载有电流的导线。盘绕着载流导线的地方，会天生磁场；而跟着时期而改革的磁场，称为含时磁场，又会天生电流。这些电磁局面的物理行径，能够用麦克斯韦方程组来描绘。电导率是暗示物质传输电流的才干的一种丈量值。当施加电压于导体的两头时，电子会从低电势处朝着高电势处转移，于是发作电流。遵从旧例，对待导体，电流的偏向与电子转移的偏向刚好相反。铜和金都是优秀导体；而玻璃和橡胶则都是不良导体。正在电介质里，电子羁绊于各自所属的原子内，电介质的本质就相像绝缘质相同。金属物质具有电子能带机合，其电子能带还没有齐备被电子填满。这些尚未填满的电子能带，容许金属内少许电子的活动，恰似自正在电子或离域电子凡是，与任何一个原子都没有连续。当施加电场于金属时，这些电子能够自正在的转移于金属，就像气体转移于其容器内凡是，称这些电子为费米气体。正在导体里，因为电子与原子之间的碰撞，电子的漂移速率约莫为每秒几厘米。然则，正在导体内部某身分电子密度的转变，传到达其它身分的速率，称为传达速率，一样约莫是光速的75%。这是由于电子讯号的传达似乎光波，传达速率与物质的相对电容率相合。

　　金属的热传导性优越。合键出处是离域电子能够正在原子与原子之间自正在的传输热能。然则，与电导率差另表是，热导率简直与温度无合。维德曼-夫兰兹定律知道的阐明这合联：热导率与电导率的比率跟温度成正比。金属晶格因热能而发作的无序局面，使得物质的电阻率补充，从而形成电导率与温度相合。

　　当低浸温度至低于临界温度时，物质会爆发相变，从一种相态忽地造成另一种相态。假若正在这同时，呈现电阻变为零的局面，电流能够毫无损耗的滚动于物质，则称此局面为超导局面。BCS表面是注解这超导局面的量子表面。BCS表面以为，这量子行径能够用库珀对模子来注解。库珀对是处于玻色-爱因斯坦凝集量子态的成对的电子；它们的运动，通过晶格的振动（称为声子），与附近原子耦合，因而避免了与原子碰撞的机遇。云云，就不会有电阻呈现了。高温超导局面的运作机造与根基表面照旧不知道。

　　正在固态导体内，电子是准粒子。当将温度肃穆地限造于挨近绝对零度时，电子的物理行径变得相像割裂为此表两个准粒子，旋子和洞子。旋子具有自旋和磁矩；而洞子则带有电荷。

　　依据爱因斯坦的狭义相对论，相对待观测者的参考系，电子的转移速率越疾，电子的相对论本质料（总能量）也越大，于是使得电子连续加快所需求的能量越来越大，正在挨近光速时，趋势于无尽大。因而电子的转移速率能够挨近光波正在真空的传达速率

　　）入射于这一类的电介质，则相对论性电子正在此电介质内的转移速率，会且则地大于光波传达于此电介质的速率

　　。当相对论性电子转移于此类电介质内部时，因为与电介质互相效用，会发作一种很轻微的辐射，称为切连科夫辐射。

　　比方，斯坦福直线加快器能够将电子加快到约莫51 GeV。因为电子的静质料约莫为0.51 MeV，对应的

　　约莫为2.4 × 10−17，这波长的尺寸相当细微，因此，测验者能够用电子来慎密地探测原子核的内部机合。

　　正在浩瀚注解宇宙早期演化的表面中，大爆炸表面是比拟可以被物理学界普及授与的科学表面。正在大爆炸的最初几秒钟时期，温度远远高过100亿K。那时，光子的均匀能量高出1.022 MeV许多，有足够的能量来天生电子和正子对。这历程称为电子正子成对发作，以公式表达为

　　同时，电子和正子对也正在大范围地互相湮灭对方，而且发射高能量光子。正在这短暂的宇宙演化阶段，电子，正子和光子勤恳地撑持着微妙的平均。然则，由于宇宙正正在迅速地膨胀中，温度赓续转凉，正在10秒钟时间，温度已降到30亿K，低于电子-正子天生历程的温度底限100亿K。因而，光子不再拥有足够的能量来天生电子和正子对，大范围的电子-正子天生事项不再爆发。不过，电子和正子如故连续延续地互相湮灭对方，发射高能量光子。因为某些尚未确定的要素，正在轻子天生历程中，天生的电子多于正子。

　　不然，假若电子数目与正子数目相当，现正在就没有电子了！不单云云，因为一种称为重子错误称性的景遇，质子的数量也多过反质子，约莫每1亿个粒子对待光子中，就会有一个特地的质子。很巧地，电子存留的数量跟质子多过反质子的数量正好相当。因而，宇宙净电荷量为零，呈电中性。

　　假若温度高于10亿K，任何质子和中子联结而变成的重氢，会立即被高能量光子光解。正在大爆炸后100秒钟，温度仍旧低于10亿K，质子和中子联结而成的重氢，不再会被高能量光子光解，存留的质子和中子发轫彼此参予反响，变成各样氢的同位素和氦的同位素，和微量的锂和铍。这历程称为太初核合成。

　　正在约莫1000秒钟时，温度降到低于4亿K。核子与核子之间，不再能靠着高速率随机碰撞的机造，降服库仑障壁，互毗附近，发作核聚变。因而，太初核合成历程无法实行，太初核合成阶段大致结果。任何残剩的中子，会由于半衰期约莫为614秒的负贝塔衰变，改变为质子，同时释出一个电子和一个反电中微子：

　　正在从此的377,000年光阴，电子的能量照旧太高，无法与原子核联结。正在这光阴之后，跟着宇宙慢慢地降温，原子核发轫羁绊电子，变成中性的原子。这历程称为复合。正在这相当疾的复合历程光阴之后，公共半的原子都成为中性，光子不再会很容易地与物质互相效用。光子也能够自正在地转移于透后的宇宙。

　　大爆炸的一百万年之后，第一代恒星发轫变成。正在恒星内部，恒星核合成历程的各样核聚变，会形成正子的天生（参阅质子-质子链反响和碳氮氧轮回）。这些正子立即会与电子彼此湮灭，同时开释伽马射线。结果是电子数量太平地递减，跟中子数量对应地补充。恒星演化历程集中成各样各样的放射性同位素。有些同位素随后会体验负贝塔衰变，同时发射出一个电子和一个反电中微子结果是电子数量补充，跟中子数量对应地裁减。比方，钴-60（60Co）同位素会因衰变而变成镍-60。

　　质料高出20太阳质料的恒星，正在它人命的尽头，会体验到引力坍缩，于是造成一个黑洞。按摄影对论表面，黑洞所拥有的超强引力，足可遏止任何物体逃离，以至电磁辐射也无法逃离。然则，物理学家以为，量子力学效应也许会答允电子和正子天生于黑洞的事项视界，于是使得黑洞发射出霍金辐射，。

　　当一对虚粒子，像正子-电子虚偶，天生于事项视界或其附近区域时，这些虚粒子的随机空间漫衍，也许会使得此中一个虚粒子，呈现于事项视界的表部。这历程称为量子隧穿效应。黑洞的引力势会需要能量，使得这虚粒子改变为实正在粒子，辐射逃离黑洞。这辐射圭表称为霍金辐射。正在另一方面，这圭表的价值是，虚偶的另一位成员取得了负能量。这会使得黑洞净耗费少许质能。霍金辐射的发射率与黑洞质料成反比；质料越幼电子，发射率越大。云云，黑洞会越来越疾地蒸发。正在结果的0.1秒，超大的发射率能够类比于一个大爆炸。

　　宇宙线是遨游于太空的高能量粒子。物理学者一经丈量到能量高达3.0 × 1020 eV的粒子。当这些粒子进入地球的大气层，与大气层的核子爆发碰撞时，会天生一射丛的粒子，囊括π介子。μ子是一种轻子，是由π介子正在高层大气衰变而发作的。正在地球皮相观测到的宇宙线，高出对折是μ子。半衰期为2.2微秒的μ子会因衰变而发作一个电子或正子。无误的π−介子反响式为

　　靠着侦测电子的辐射能量，天文学家能够远隔断地观测到电子的各样局面。比方，正在像恒星日冕一类的高能量境遇里，自正在电子会变成一种借着造动辐射来辐射能量的等离子体。电子气体的等离子体振荡是一种摇动，是由电子密度的迅速振动所发作的摇动。这种摇动会形成能量的发射。天文学家能够利用无线电千里镜来侦测这能量。依据普朗克合联式，光子的频率与能量成正比。当一个羁绊电子跃迁于原子的差别能级的轨域之间时，羁绊电子会接收或发射拥有特定频率的光子。比方，当照耀宽带光谱的光源所发作的光波于原子时，特质接收光谱会呈现于透射辐射的光谱。每一种元素或分子会显示出一组特质接收光谱，像氢光谱。光谱学特意商量光谱线的强度和宽度。仔细明白这些数据，即可得知物质的构成元素和物理本质。

　　正在测验室操控要求下，电子与其它粒子的互相效用，能够用粒子侦测器来幼心寓目。电子的特质本质，像质料、自旋和电荷等等，都能够加以丈量查验。四极离子阱和潘宁阱能够长时期地将带电粒子节造于一个很幼的区域。云云，科学家能够无误地丈量带电粒子的本质。比方，正在一次测验中，一个电子被节造于潘宁阱的时期长达10个月之久。1980年，因为各样先端科技的告捷生长，电子磁矩的测验值仍旧到达11个位数的精准度。正在那时间，是全数由测验取得的物理常数中，精准度最高的物理常数。

　　2008年2月，隆德大学的一组物理团队最初拍摄到电子能量漫衍的视讯影像。科学家利用特别短暂的闪光，称为

　　正在固态物质内，电子的漫衍能够用角区别光电子能谱学来显像。运用光电效应表面，这科技照耀高能量辐射于样品，然后丈量光电发射的电子动能漫衍和偏向漫衍等等数据。幼心地明白这些数据，即可推论固态物质的电子机合。5、运用范畴

　　电子束焊接是运用于焊接范畴的电子束科技。这焊接工夫可以将高达107瓦特／厘米2能量密度的热能，聚焦于直径为0.3–1.3毫米的细微区域。利用这工夫，技工能够焊接更深挚的物件，节造大个人热能于渺幼的区域，而不会改革相近物质的材质。为了避免物质被氧化的也许性，电子束焊接务必正在真空内实行。不适合利用浅显技巧焊接的传导性物质，能够探讨利用电子束焊接。正在核子工程和航天工程里，有些高价格焊接工件不行授与任何瑕疵。这时间，工程师时常会采取利用电子束焊接来竣工义务。电子束平版印刷术是一种区别率幼于1毫米的蚀刻半导体的技巧。这种工夫的瑕疵是本钱昂贵、圭表平缓、务必操作于真空内、又有，电子束正在固体内很疾就会散开，很难撑持聚焦。结果这瑕疵节造住区别率不行幼于10纳米。因而，电子束平版印刷术合键是用来创造少数目出格的集成电道。

　　电子束照耀工夫利用电子束来照耀物质。为了要改革物质的物理本质或灭除医疗物品和食物所含有的微生物，能够探讨利用电子束照耀工夫。做为放射线疗法的一种，直线型加快器造备的电子束能够用来照耀浅表性肿瘤。因为正在被接收之前，电子束只会穿透有限的深度（能量为5–20 MeV的电子束一样能够穿透5厘米的生物体），电子束疗法能够用来医疗像基底蕴胞癌一类的皮肤病。电子束疗法也能够辅帮调治已被X-射线照耀过的区域。

　　粒子加快器利用电场来补充电子或正子的能量，使这些粒子具有高能量。当这些粒子通过磁场时，它们会放射同步辐射。因为辐射的强度与自旋相合，于是形成了电子束的偏振。这历程称为索克洛夫-特诺夫效应。许多测验都需求利用偏振的电子束为粒子源。同步辐射也能够用来低浸电子束温度，裁减粒子的动量误差。一当粒子到达请求的能量，使电子束和正子束爆发彼此碰撞与湮灭，这会惹起能量的发射。侦测这些能量的漫衍，幼心商量明白测验数据，物理学家能够明白电子与正子碰撞与湮灭的物理行径。

　　低能电子衍射工夫（LEED）照耀准直电子束（collimated electron beam）于晶体物质，然后依据观测到的衍射图样，来揣测物质机合。这工夫所利用的电子能量一样正在20–200 eV之间。反射高能电子衍射（RHEED）工夫以低角度照耀准直电子束于晶体物质，然后汇集反射图样的数据，从而揣测晶体皮相的原料。这工夫所利用的电子的能量正在8–20 keV之间，入射角度为1–4°。

　　电子显微镜将聚焦的电子束入射于样本。因为电子束与样本的互相效用，电子的本质，像转移偏向、相对相位和能量，都邑有所改革。仔细地明白这些测验汇集到的数据，即可取得区别率为原子尺寸的影像。利用蓝色光，浅显的光学显微镜的区别率，因受到衍射节造，只可到达200纳米；互比拟较，电子显微镜的区别率，则是受到电子的德布罗意波长节造，对待能量为100 keV的电子，区别率约莫为0.0037纳米。像差矫正穿透式电子显微镜可以将区别率降到低于0.05纳米，可以知道地观测到个人原子。这才干使得电子显微镜成为，正在测验室里，高区别率成像弗成缺乏的仪器。然则，电子显微镜的价值腾贵，颐养不易。正在操作电子显微镜时，样品境遇需求撑持真空，科学家无法观测活生物。

　　电子显微镜合键分为两品种式：穿透式和扫描式。穿透式电子显微镜的操作道理似乎高架式投影机，将电子束瞄准于样品切片发射，穿透过的电子再用透镜投影于底片或电荷耦合元件。扫描电子显微镜用聚焦的电子束扫描过样品，就相像正在显示机内的光栅扫描。这两种电子显微镜的放大率可从100倍到1,000,000倍，以至更高。运用量子隧穿效应，扫描地道显微镜将电子从尖利的金属针尖隧穿至样品皮相。为了要撑持太平的电流，针尖会跟着样品皮相的崎岖而转移，云云，即可取得区别率为原子尺寸的样本皮相影像。

　　正在自正在电子激光里，相对论性电子束会转移通过一对波荡器。每一个波荡器是由一排磁偶极矩构成，其磁场的磁偶极矩瓜代地指向相反偏向。因为这些磁场的效用，电子会发射同步辐射；而这辐射会干系地与电子互相效用，会正在共振频率惹起辐射场的猛烈放大。自正在电子激光可以发射干系的高辐射率的电磁辐射，并且频域相当广博，从微波到软X-射线。这元件能够运用于创造业、通信业和各样医疗用处，像软结构手术。

　　现阶段已运转的自正在电子激光有美国斯坦福直线加快器中央的直线加快器干系光源（LCLS）、德国电子加快器的汉堡自正在电子激光（Free-electron LASer in Hamburg, FLASH）与正正在修造的欧洲X射线自正在电子激光（E-XFEL）。修成之后，E-XFEL将会是天下上范围最大，能量最高的自正在电子激光装配。

　　阴极射线管的主题观点为，洛伦兹力定律的运用于电子束。阴极射线管普及的利用于测验式仪器显示器，电脑显示器和电视。正在光电倍增管内，每一个击中时光极的光子会由于光电效应惹起一堆电子被发射出来，形成可侦测的电流脉波。一经正在电子科技研发饰演紧急的脚色，真空管借着电子的滚动来驾驭电子信号；然则，这元件现正在已被晶体管一类的固态电子元件庖代了。

　　平台声明：该文主张仅代表作家自己，搜狐号系消息揭晓平台，搜狐仅供给消息存储空间效劳。PG电子官方网站电子_亚原子_摩擦_粒子