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Dieser Artikel befasst sich mit dem Elementarteilchen Elektron, andere Bedeutungen unter Elektron (Begriffsklärung)
Elektronen sind winzige, negativ geladene Elementarteilchen. Ihr Symbol ist e-. Ihre freie Beweglichkeit in Metallen ist die Ursache für die elektrische Leitfähigkeit in metallischen Leitern. Sie bilden außerdem die Elektronenhülle der Atome und Ionen.
Elektronen gehören zu den Fermionen und als solches zur Unterklasse der Leptonen. Ihre Antiteilchen sind die Positronen, Symbol e+, mit denen sie bis auf ihre elektrische Ladung in allen Eigenschaften übereinstimmen.
Der experimentelle Nachweis von Elektronen gelang erstmals im Jahre 1897 durch den Briten Joseph John Thomson.
Der Name kommt vom griechischen Wort elektron und bedeutet Bernstein, denn an ihm wurde die Elektrizität erstmals beobachtet. Reibt man Bernstein beispielsweise mit einem Katzenfell, so lädt es sich elektrisch auf. Die Bezeichnung Elektron für die Ladungseinheit führte George Johnstone Stoney ein (Philosophical Magazine 40 (1895), 372).
Ein Elektron ist ein sogenanntes Mikrobjekt, d.h., dass es, ähnlich wie Licht, Wellen- und Teilchencharakter hat. Daraus folgt, dass es der Heisenbergschen Unschärferelation unterliegt. In einem Atom wird das Elektron meist als stehende Materiewelle betrachtet.
Elektronen können in polaren Lösungsmitteln wie Wasser oder Alkoholen in Lösung gehen. Diese Spezies wird als Solvatisiertes Elektron bezeichnet. Bei Lösung von Alkalimetallen in Ammoniak ist sie für die starke Blaufärbung verantwortlich.
| Ladung | |
| Ruhemasse | |
| Ruheenergie | |
| magnetisches Moment | -928,476 362(37)·10-26 J T-1 |
| Spin | 1/2 |
| g-Faktor | 2,002 319 304 3718(75) |
| Lebensdauer | stabil |
Diese Größen werden durch das magnetische Moment des Elektronenspins miteinander verknüpft: 
Dabei ist
das magnetische Moment des
Elektronenspins, die Ruhemasse des Elektrons, seine Ladung und 
der
Spin. heißt Landé- bzw. g-Faktor Fasst man den Term vor 
zusammen, so erhält man das Verhältnis aus magnetischem Moment zu
Spin, bezeichnet als gyromagnetisches
Verhältnis des Elektrons. Für das Elektron ist nach der Dirac-Theorie (relativistische Quantenmechanik) der theoretische Wert von exakt gleich zwei. Effekte der Quantenelektrodynamik bewirken jedoch eine (geringfügige) Abweichung des Wertes für von zwei.
Elektronen bilden mit Protonen und Neutronen die Atome. Während die beiden letztgenannten Teilchen den Kern bilden, befinden sich die Elektronen in der Atomhülle. Elektronen sind sehr viel leichter als Protonen und Neutronen, etwa um den Faktor 1800.
In der Kathodenstrahlröhre bzw. Braunschen Röhre treten Elektronen aus einer beheizten Glühkathode aus und werden im Vakuum durch ein elektrisches Feld in Feldrichtung (in Richtung der positiven Anode) beschleunigt. Durch Magnetfelder werden die Elektronen senkrecht zur Feldrichtung abgelenkt. Diese Eigenschaften der Elektronen haben erst die Entwicklung des Fernsehers und des Computermonitors ermöglicht.
Die Masse eines ruhenden Elektrons ist immer konstant. Bei bewegten Elektronen muss die Massenzunahme der Relativitätstheorie berücksichtigt werden. An Elektronen kann diese Massenzunahme gut beobachtet werden, da sie sich leicht aufgrund ihrer Ladung auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigen lassen. Die Masse kann dann durch Ablenkung in einem Magnetfeld bestimmt werden.
Die Größe eines Elektrons lässt sich durch Messung des Wirkungsquerschnitts ermitteln. Streut man Röntgenstrahlen an Elektronen, so erhält man eine Größenordnung von etwa 3·10-15 m. Dies entspricht auch dem theoretischen Wert, wenn man folgende Annahmen macht:
Bei anderen Annahmen, z. B. gleichmäßige Ladungsverteilung, kommt man zu ähnlichen Werten. Die Experimente sind für eine Entscheidung nicht genau genug.
