Electron hay đien tu, la mot hat ha nguyen tu, co ky hieu la e⁻ hay β⁻, ma đien tich cua no bang tru mot đien tich co ban. Cac electron thuoc ve the he thu nhat trong ho cac hat lepton, va noi chung đuoc coi la nhung hat co ban boi vi chung khong co cac thanh phan nho hay cau truc con. Electron co khoi luong xap xi bang 1/1836 so voi cua proton. Cac tinh chat co hoc luong tu cua electron bao gom gia tri momen đong luong (spin) bang mot nua đon vi, bieu dien theo đon vi cua hang so Planck thu gon, ħ. Vi la mot fermion, trong he co lap khong co hai electron nao co the o cung mot trang thai luong tu, nhu noi dung cua nguyen ly loai tru Pauli. Giong nhu tat ca cac hat co ban khac, electron the hien ca cac tinh chat cua song va hat: chung co the va cham voi cac hat khac va bi nhieu xa nhu anh sang. Cac tinh chat song cua electron de dang đuoc quan sat thay o cac thi nghiem hon so voi nhung hat khac vi du nhu neutron va proton boi vi electron co khoi luong nho hon va do vay co buoc song de Broglie dai hon o cung mot muc nang luong.
Electron co vai tro co ban o nhieu hien tuong vat ly, nhu đien, tu hoc, hoa hoc va đo dan nhiet. Ngoai ra no cung tham gia vao tuong tac hap dan, đien tu va yeu. Vi mot electron mang đien tich, bao xung quanh no la đien truong, va neu electron chuyen đong tuong đoi voi mot nguoi quan sat, no se cam ung mot tu truong. Truong đien tu tao ra boi nhung nguon khac se anh huong đen chuyen đong cua hat electron tuan theo đinh luat luc Lorentz. Electron phat ra hay hap thu nang luong duoi dang cac photon khi chung chuyen đong gia toc. Cac thiet bi o phong thi nghiem co kha nang bay tung electron đon le cung nhu cac electron plasma bang su dung đien tu truong. Nhung kinh thien van đac biet co the phat hien electron plasma trong khong gian vu tru. Electron tham du vao nhieu ung dung thuc tien nhu đien tu hoc, han tia đien tu, ong tia am cuc, kinh hien vi đien tu, tri lieu buc xa, laser electron tu do, may do khi ion hoa va may gia toc hat.
Cac tuong tac co su tham gia cua nhung electron voi cac hat khac la mot trong nhung chu đe nghien cuu cua hoa hoc va vat ly hat nhan. Tuong tac luc Coulomb giua cac proton mang đien duong ben trong hat nhan nguyen tu va cac electron mang đien am o orbital cau thanh len nguyen tu. Su ion hoa hay su chenh lech giua so electron mang đien am va hat nhan mang đien duong lam thay đoi nang luong lien ket cua mot he nguyen tu. Su trao đoi hay chia se cac electron giua hai hay nhieu nguyen tu la nguyen nhan chu yeu tao ra lien ket hoa hoc. Nam 1838, nha triet hoc tu nhien nguoi Anh Richard Laming lan đau tien đa đat ra khai niem ve mot đai luong đien tich khong the chia nho hon nham giai thich cac tinh chat hoa hoc cua cac nguyen tu. Nha vat ly nguoi Ireland George Johnstone Stoney sau đo đat ten đai luong đien tich nay la 'electron' vao nam 1891, va sau đo J. J. Thomson cung cac cong su nguoi Anh cuoi cung đa phat hien ra electron co bieu hien cua mot hat co ban vao nam 1897.  Electron cung tham gia vao cac phan ung hat nhan, nhu qua trinh tong hop len cac hat nhan nang hon trong cac sao, ma chung thuong đuoc goi la cac hat beta. Electron cung co the đuoc tao ra trong phan ra beta tu cac đong vi phong xa va trong cac va cham nang luong cao, nhu o su kien cac tia vu tru ban pha bau khi quyen. Phan hat cua electron đuoc goi la positron; no co tinh chat đong nhat voi electron ngoai tru cac tich nhu đien tich mang dau nguoc lai. Khi mot electron va cham voi mot positron, ca hai hat bi huy, tao ra hai photon tia gamma nang luong cao.


Lich su = Kham pha ra hieu ung cua luc đien =
Nguoi Hy Lap co đai đa nhan thay rang khi dung bo long thu cha xat vao ho phach thi no co kha nang hut đuoc nhung vat nho. Cung voi set, đay la mot trong nhung hien tuong ve đien đuoc ghi nhan som nhat trong lich su loai nguoi. Trong luan thuyet De Magnete viet nam 1600, nha khoa hoc nguoi Anh William Gilbert đua ra thuat ngu trong tieng Latin moi la electrica, đe noi đen nhung chat co tinh chat tuong tu nhu ho phach voi kha nang co the hut đuoc nhung vat nho khi cha xat voi long thu. Ca hai thuat ngu electric va electricity đeu co nguon goc tu tieng Latin electrum (cung la tu nguyen cua hop kim co cung ten); electrum co tu nguyen bat nguon tu chu ho phach trong tieng Hy Lap, ηλεκτρον (elektron).


= Kham pha hai loai đien tich =
Đau nhung nam 1700, nha hoa hoc nguoi Phap Charles Francois du Fay phat hien thay neu mot la vang tich đien bi đay boi mot que thuy tinh khi cha no voi lua, thi cung la vang tich đien nay lai bi hut boi ho phach khi cha vao bong soi. Tu quan sat nay cung nhung ket qua thi nghiem tuong tu, du Fay ket luan rang đien phai chua hai loai chat long mang đien, chat long vitreous tu đua thuy tinh khi cha xat vao lua va chat long resinous tu ho phach khi cha vao bong soi. Hai chat long nay co the trung hoa lan nhau khi đuoc ket hop lai. Nha khoa hoc nguoi My Ebenezer Kinnersley sau đo cung đoc lap đi đen ket luan tuong tu cua du Fay. Mot thap ky sau, Benjamin Franklin đe xuat rang đien khong cau tao tu nhung loai chat long đien khac nhau, ma la mot chat long đien co bieu hien du thua (+) hay thieu hut (−) đien tich. Ong đua ra thuat ngu hien đai tuong ung voi chung la đien tich duong va đien tich am. Franklin tung nghi ve chat mang đien se co đien tich duong, nhung ong đa khong mieu ta đung tinh huong khi nao chat se du thua đien tich, va khi nao bi thieu hut đien tich.
Giua cac nam 1838 va 1851, nha triet hoc tu nhien nguoi Anh Richard Laming phat trien y tuong cho rang mot nguyen tu la to hop bao gom mot loi vat chat đuoc bao quanh boi nhung hat nho hon nguyen tu ma co đien tich bang so lan đien tich đon vi. Đau nam 1846, nha vat ly nguoi Đuc William Weber đua ra ly thuyet mieu ta đien la chat tong hop boi cac chat long tich đien duong va am, va tuong tac giua chung bi chi phoi boi luat nghich đao binh phuong. Sau khi nghien cuu hien tuong đien phan vao nam 1874, nha vat ly nguoi Ireland George Johnstone Stoney goi y co ton tai mot "đai luong xac đinh duy nhat cho đien", đien tich cua mot ion hoa tri mot. Ong đa co the uoc luong gia tri cua đien tich co ban e nay bang cach ap dung đinh luat đien phan Faraday. Tuy nhien, Stoney lai tin rang nhung đien tich nay lai gan chat vinh cuu vao nguyen tu va khong the bi tach roi. Nam 1881, nha vat ly nguoi Đuc Hermann von Helmholtz cho rang ca đien tich duong va đien tich am co the chia ra thanh nhung thanh phan co ban, moi mot chung "hanh xu nhu nhung nguyen tu cua đien".
Stoney ban đau đua ra thuat ngu electrolion vao nam 1881. Muoi nam sau, ong chuyen sang su dung electron đe mieu ta nhung đien tich co ban nay, khi ong viet vao nam 1894: "... mot uoc luong đuoc thuc hien đe tinh toan so luong thuc te cua đon vi đien co ban đien hinh nhat nay, ma toi đa tung dam goi y đat ten la electron". Đa co mot đe xuat vao nam 1906 nham đoi sang ten goi electrion nhung đa that bai boi vi Hendrik Lorentz van thich ten goi electron hon. Tu electron la to hop cua cac tu electric va ion. Hau to -on ma hien nay đuoc su dung đe đat ten cho cac hat co ban khac, nhu proton hoac neutron, co nguon goc bat nguon tu cach đat ten cho electron.


= Kham pha ra cac electron tu do ben ngoai vat chat =

Khi nghien cuu hien tuong dan đien trong khi loang vao nam 1859, nha vat ly nguoi Đuc Julius Plucker quan sat thay anh sang lan quang, von đuoc tao thanh boi buc xa phat ra tu cathode, xuat hien tai thanh ong gan cathode, va vung anh sang lan quang đo co the di chuyen bang viec ung dung tu truong. Nam 1869, Johann Wilhelm Hittorf, mot hoc tro cua Plucker, phat hien rang mot vat ran đat giua cathode va vung lan quang tao ra mot vung toi tren vung lan quang cua ong. Hittorf ket luan rang co nhung tia truyen thang phat ra tu cathode va vung lan quang đo đuoc tao ra boi cac tia chieu qua thanh ong. Nam 1876, nha vat ly nguoi Đuc Eugen Goldstein chi ra rang cac tia nay đuoc phat ra theo phuong vuong goc voi mat cathode, mat phan cach giua cac tia phat ra tu cathode va anh sang soi đot. Goldstein đat ten cho nhung tia nay la tia am cuc. Cong cuoc nghien cuu ve tia am cuc keo dai hang thap ky ca ve ly thuyet va thuc nghiem đong vai tro quan trong trong qua trinh kham pha ra electron cua J. J. Thomson.
Trong thap nien 1870, nha hoa ly nguoi Anh Sir William Crookes đa phat trien ong tia am cuc đau tien voi moi truong chan khong cao ben trong. Sau đo ong chung to rang cac tia phat quang xuat hien ben trong ong co mang nang luong va chuyen đong tu phia cathode sang anode. Hon nua, khi đat vao mot tu truong, ong đa lam lech đuong đi cua chum tia, do đo chung to them chum tia hanh xu nhu no chua đien tich am. Nam 1879, ong đe xuat rang nhung tinh chat nay co the đuoc giai thich bang cach coi rang cac tia am cuc bao gom cac phan tu khi mang đien tich am trong trang thai thu tu cua vat chat ma trong đo quang đuong tu do cua cac phan tu lon đen muc co the bo qua va cham.
Nha vat ly nguoi Anh sinh o Đuc Arthur Schuster tien hanh mo rong cac thi nghiem cua Crookes khi đat nhung tam kim loai song song voi chum tia cathode va ap dung vao mot đien the giua cac tam nay. Đien truong đa lam lech chum tia ve phia tam kim loai tich đien duong, chung cu đa cung co them cho ket luan chum tia mang đien tich am. Bang cach đo đo lech cua chum tia tuong ung voi tung lan đieu chinh dong đien giua hai tam kim loai, nam 1890 Schuster đa uoc luong đuoc ty so khoi luong−đien tich cua cac thanh phan trong chum tia. Tuy vay, gia tri ong thu đuoc lon hon 1000 lan so voi gia tri đuoc du đoan, do đo it nguoi đa đe y đen ket qua tinh toan cua ong vao thoi điem đo.
Nam 1892, Hendrik Lorentz goi y rang khoi luong cua nhung hat nay (electron) co the la he qua cua luong đien tich ma chung mang theo.

Khi đang nghien cuu cac khoang chat huynh quang tu nhien vao nam 1896, nha vat ly nguoi Phap Henri Becquerel kham pha thay chung phat ra cac buc xa ma khong can phai chieu them mot nguon nang luong tu ben ngoai. Nhung vat lieu phong xa nay tro thanh moi quan tam cua nhieu nha khoa hoc, bao gom nha vat ly nguoi New Zealand Ernest Rutherford, ong đa phat hien vat lieu phong xa co phat ra cac hat. Ong goi nhung hat nay la cac hat alpha va hat beta, dua tren kha nang đam xuyen cua chung qua vat chat. Nam 1900, Becquerel đa chung to chum tia beta phat ra tu hat nhan radium co the bi lam lech huong trong mot đien truong, va ty so khoi luong tren đien tich cua chung bang voi ty so nay cua chum tia cathode. Chung cu nay đa cung co them quan điem cho rang electron ton tai nhu la mot trong cac thanh phan cua nguyen tu.
Nam 1897, nha vat ly nguoi Anh J. J. Thomson, cung voi cac đong nghiep John S. Townsend va H. A. Wilson, đa thuc hien cac thi nghiem chi ra chum tia cathode thuc su chua cac hat, hon la mot loai song, nhung hat nguyen tu hoac phan tu nhu nhieu nha khoa hoc tung tin nhu vay truoc đo. Thomson đa co ket qua uoc luong kha tot ve đien tich e va khoi luong m cua hat tia cathode, ma ong goi la "corpuscles", no co khoi luong bang mot phan nghin khoi luong cua ion nhe nhat: ion hydro. Ong cung đa chung minh ty so đien tich−khoi luong, e/m, co gia tri đoc lap voi vat lieu cua ban cuc cathode. Ong tiep tuc chung to them cac vat lieu phong xa, vat lieu nung nong va vat lieu bi chieu xa co phat ra cac hat mang đien tich am. Ten goi electron ve sau đuoc cong đong khoa hoc chap nhan su dung rong rai, chu yeu do đe xuat cua G. F. FitzGerald, J. Larmor va H. A. Lorentz.

Đien tich cua electron đa đuoc đo mot cach chinh xac hon boi cac nha vat ly My Robert Millikan va Harvey Fletcher trong thi nghiem giot dau vao nam 1909, va ket qua đuoc cong bo vao 1911. Thi nghiem su dung mot đien truong đe ham cac giot dau mang đien tich roi trong khong khi duoi anh huong cua luc hap dan. Thiet bi cua ho co the đo đien tich cua 1–150 ion voi sai so la 0,3%. Truoc đo nhom cua Thomson cung thuc hien thi nghiem tuong tu, su dung đam may chua cac giot nuoc tich đien tao ra boi su đien phan,va thi nghiem thuc hien boi Abram Ioffe nam 1911, ong đa thu đuoc ket qua tuong tu mot cach đoc lap voi nhom Millikan khi su dung cac vi hat kim loai tich đien, va ket qua đuoc cong bo vao nam 1913. Tuy nhien, cac giot dau co tinh on đinh hon giot nuoc boi vi chung co toc đo boc hoi cham hon, va do đo phu hop hon voi thi nghiem chinh xac đoi hoi thuc hien trong thoi gian dai hon.
Vao thoi điem bat đau the ky 20, cac nha khoa hoc phat hien rang duoi nhung đieu kien nhat đinh mot hat tich đien chuyen đong nhanh trong buong bot co the gay ra su ngung tu cua hoi nuoc sieu bao hoa tren quy đao chuyen đong cua hat. Nam 1911, Charles Wilson đa ap dung nguyen ly nay cho thiet bi buong may cua minh, cho phep ong co the chup anh đuoc quy đao cua cac hat tich đien, vi du nhu cac electron chuyen đong nhanh.


= Ly thuyet nguyen tu =

Cho đen nam 1914, cac thi nghiem thuc hien boi Ernest Rutherford, Henry Moseley, James Franck va Gustav Hertz hau nhu đa khang đinh đuoc cau truc nguyen tu bao gom mot hat nhan co đac mang đien duong bao xung quanh boi cac electron co khoi luong rat nho. Nam 1913, nha vat ly nguoi Đan Mach Niels Bohr gia thuyet cac electron nam trong cac trang thai co muc nang luong bi luong tu hoa, muc nang luong cua chung đuoc xac đinh boi momen đong luong cua quy đao electron quanh hat nhan. Cac electron co the chuyen đong tren nhung quy đao nay, bang cach phat ra hay hap thu photon voi tan so xac đinh. Voi co so la nhung quy đao bi luong tu hoa nay, Bohr co the giai thich mot cach chinh xac cac vach quang pho cua nguyen tu hydro. Tuy nhien, mo hinh cua Bohr chua the giai thich đuoc cuong đo tuong đoi cua cac vach nay cung nhu mo hinh chua the giai thich quang pho cua nhung nguyen tu phuc tap hon.
Lien ket hoa hoc giua cac nguyen tu đuoc Gilbert Newton Lewis giai thich, khi vao nam 1916 ong đe xuat rang lien ket cong hoa tri giua hai nguyen tu đuoc duy tri boi cap electron chia se giua chung. Sau đo, vao nam 1927, Walter Heitler va Fritz London đua ra ly thuyet giai thich đay đu cho su hinh thanh cap electron va lien ket hoa hoc trong khuon kho cua co hoc luong tu. Nam 1919, nha hoa hoc nguoi My Irving Langmuir đua ra mo hinh tinh ve nguyen tu va goi y rang moi electron đuoc phan bo tuan tu theo "nhung vo (gan) hinh cau  đong tam, tat ca đeu co đo day bang nhau". Tiep đo, ong chia nhung vo nay ra thanh mot so o, ma moi o chua mot cap electron. Voi mo hinh nay, Langmuir co the giai thich mot cach đinh tinh cac tinh chat hoa hoc cua cac nguyen to trong bang tuan hoan, ma nhieu tinh chat đuoc lap lai tuan theo đinh luat tuan hoan trong bang.
Nam 1924, nha vat ly nguoi Ao Wolfgang Pauli nhan xet thay cau truc tua vo cua nguyen tu co the đuoc giai thich bang mot tap hop chua bon tham so xac đinh len moi trang thai nang luong luong tu, va moi trang thai nay khong the chiem boi nhieu hon mot electron. Viec khong co nhieu hon mot electron chiem cho o cung mot trang thai nang luong luong tu  đuoc phat bieu trong nguyen ly loai tru Pauli. Co che vat ly đe giai thich cho tham so thu tu, ma no co hai gia tri phan biet, đuoc cac nha vat ly nguoi Ha Lan Samuel Goudsmit va George Uhlenbeck đe xuat. Nam 1925, ho cho rang mot electron, cung voi momen đong luong cua quy đao, con so huu them momen goc đong luong noi tai va momen luong cuc tu. Đieu nay tuong tu nhu su tu quay cua Trai Đat cung nhu no quay tren quy đao quanh Mat Troi. Momen goc đong luong noi tai nay đuoc goi la spin, va đua ra cach giai thich cho su tach vach bi an nhu đuoc quan sat thay o cac vach quang pho bang pho ke co đo phan giai cao; hien tuong nay đuoc biet đen nhu la su tach cau truc tinh te.


= Co hoc luong tu =

Trong luan an Recherches sur la theorie des quanta (Nghien cuu ve ly thuyet luong tu) viet nam 1924, nha vat ly nguoi Phap Louis de Broglie gia thuyet rang moi vat chat co the đuoc bieu dien bang song de Broglie tuong tu nhu song anh sang. Đieu đo co nghia la duoi nhung đieu kien phu hop, cac electron va nhung hat vat chat khac se the hien nhung tinh chat cua song hoac cua hat. Ly thuyet hat anh sang đuoc chung to khi no the hien co vi tri đinh xu trong khong gian doc theo quy đao chum sang o bat ky thoi điem nao. Ban chat song anh sang đuoc hien, vi du, khi mot chum sang chieu qua nhung khe hep song song no se tao thanh nhung van giao thoa. Nam 1927 George Paget Thomson kham pha ra hieu ung giao thoa xuat hien khi cho mot chum electron truyen qua nhung la kim loai mong va kieu thi nghiem tuong tu đuoc cac nha vat ly nguoi My Clinton Davisson va Lester Germer thuc hien khi cho chum electron phan xa tu tinh the nikel va quan sat thay hieu ung giao thoa. Cac hieu ung nay con đuoc goi la hien tuong nhieu xa electron.

Du đoan cua de Broglie ve ban chat song cua electron đua Erwin Schrodinger thiet lap len phuong trinh song mieu ta electron chuyen đong duoi anh huong cua hat nhan trong nguyen tu. Nam 1926, voi phuong trinh cua minh, phuong trinh Schrodinger, ong đa mieu ta thanh cong song electron trong he nguyen tu. Hon la chi viec tim ra nghiem xac đinh vi tri cua mot electron theo thoi gian, phuong trinh song nay cung đuoc ap dung đe du đoan xac suat tim thay electron quanh vi tri cu the, đac biet vi tri gan noi electron bi chan trong khong gian, ma tai đay phuong trinh song electron khong thay đoi theo thoi gian. Cach tiep can nay đa đem đen mot ly thuyet mieu ta co hoc luong tu thu hai (ly thuyet đau tien mieu ta bang co hoc ma tran do Heisenberg phat trien nam 1925), va nghiem cua phuong trinh Schrodinger, giong nhu cua Heisenberg, cho phep dan ra cac trang thai nang luong cua mot electron trong nguyen tu hydro ma tuong đuong voi cac ket qua thu đuoc boi Bohr vao nam 1913, va mieu ta chinh xac quang pho nguyen tu hydro. Khi ke đen spin va tuong tac giua nhieu electron, co hoc luong tu đua ra nhung du đoan chinh xac ve cau hinh electron trong nhung he nguyen tu phuc tap hon hydro.
Nam 1928, dua tren cac nghien cuu cua Wolfgang Pauli, Paul Dirac thiet lap nen mot mo hinh ve electron – phuong trinh Dirac, nhat quan voi thuyet tuong đoi hep, bang cach ap dung cac đieu kien đoi xung va tuong đoi tinh trong hinh thuc luan hamiltonian cua co hoc luong tu cho truong đien tu. Đe co the giai mot so van đe trong phuong trinh tuong đoi tinh cua minh, nam 1930 Dirac neu ra mot mo hinh chan khong nhu la mot bien chua vo han cac hat co nang luong am, sau nay goi la bien Dirac. Mo hinh nay đa đua ong đi đen du đoan ton tai positron, mot hat phan vat chat cua electron. Hat nay sau đo đuoc phat hien vao nam 1932 boi Carl Anderson, va ong đe xuat goi cac electron thuong gap la negatron va su dung thuat ngu electron nham mieu ta nhung bien the mang đien tich duong hoac am.
Nam 1947 Willis Lamb, khi đang thuc hien nghien cuu cung voi sinh vien Robert Retherford, đa tim thay co nhung trang thai luong tu rieng biet cua hydro, đang ra phai co cung muc nang luong, lai đuoc dich chuyen tuong đoi voi nhau; su sai lech nay sau đo đuoc goi la dich chuyen Lamb. Trong cung thoi gian, Polykarp Kusch, cung voi Henry M. Foley, đa kham pha bang thi nghiem momen tu cua electron co gia tri hoi lon hon so voi du đoan cua ly thuyet Dirac. Gia tri chenh lech nho nay sau đo đuoc goi la momen luong cuc tu di thuong cua electron. Su chenh lech nay sau đo đuoc giai thich trong ly thuyet đien đong luc hoc luong tu, phat trien boi cac nha vat ly Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger va
Richard Feynman vao cuoi thap nien 1940.


= May gia toc hat =
Voi su phat trien cua cac loai may gia toc hat trong nua đau the ky 20, cac nha vat ly bat đau tim hieu sau hon vao cac tinh chat cua cac hat ha nguyen tu. Thanh cong đau tien trong no luc gia toc electron su dung cam ung đien tu đuoc thuc hien vao nam 1942 boi Donald Kerst. May betatron ban đau cua ong đat đen muc nang luong 2,3 MeV, va nhung may betatron ve sau đat đen muc 300 MeV. Nam 1947, buc xa đong bo (synchrotron radiation) đuoc phat hien tai may gia toc synchrotron, đua electron đat muc nang luong 70 MeV, tai co so nghien cuu cua General Electric. Buc xa nay la do cac electron chuyen đong gia toc đi qua mot tu truong o van toc gan bang toc đo anh sang.
May gia toc va cham hat ADONE la may đau tien đat muc nang luong cua chum tia co 1,5 GeV, bat đau hoat đong vao nam 1968. Trong thiet bi nay, cac hat electron va positron đuoc gia toc theo hai huong nguoc chieu nhau, nhu vay gan nhu lam tang gap đoi nang luong va cham so voi may gia toc chum tia electron ban vao mot bia co đinh. May va cham lon Electron–Positron (Large Electron–Positron Collider; LEP) o CERN, hoat đong tu 1989 đen 2000, đat toi muc nang luong va cham 209 GeV va co nhung đo luong quan trong cho Mo hinh Chuan cua vat ly hat.


= Giam giu tung electron =
Hien nay tung electron đon le co the de dang bi giam ham trong nhung transistor CMOS sieu nho (L = 20 nm, W = 20 nm) hoat đong o nguong nhiet đo lanh sau tu −269 °C (4 K) cho đen khoang −258 °C (15 K). Ham song electron lan truyen trong mot dan chat ban dan va khi bo qua tuong tac cua no voi cac electron trong dai hoa tri, thi co the coi nhu la ham cua electron đon le, bang cach thay the khoi luong cua no bang tenxo khoi luong hieu dung.


Cac đac tinh = Phan loai =

Trong Mo hinh Chuan cua vat ly hat, electron thuoc ve nhom cac hat ha nguyen tu goi la lepton, ma đuoc cho la nhung hat co ban. Electron co khoi luong nho nhat trong nhom lepton (cung nhu trong nhom cac hat mang đien) va thuoc ve the he thu nhat cua hat co ban. The he thu hai va thu ba bao gom cac lepton mang đien, hat muon va tau, chung co gia tri đien tich, spin va tham gia tuong tac giong voi cua electron, nhung co khoi luong lon hon. Lepton khac so voi nhung thanh phan co ban khac cua vat chat, hat quark, khi lepton khong tham gia vao tuong tac manh. Tat ca cac thanh vien trong nhom lepton đeu la fermion, boi vi chung đeu co spin ban nguyen; electron co spin 1/2.


= Cac tinh chat co ban =
Khoi luong bat bien (khoi luong nghi) cua electron xap xi bang 9,109 × 10−31 kilogram, hay 5,489 × 10−4 đon vi khoi luong nguyen tu. Tren co so cua nguyen ly su tuong đuong khoi luong−nang luong cua Einstein, khoi luong nay tuong ung voi muc nang luong nghi 0,511 MeV. Ty so giua khoi luong cua mot proton so voi cua electron bang khoang 1836. Cac đo đac thien van cho thay ty so khoi luong proton tren khoi luong electron van giu nguyen khong đoi, nhu đuoc du đoan boi Mo hinh Chuan, trong thoi gian it nhat bang mot nua tuoi cua vu tru.
Electron co đien tich bang −1,602176634 × 10−19 coulomb, mot gia tri đa đuoc su dung lam đon vi đien tich chuan cho cac hat ha nguyen tu, va cung đuoc goi la đien tich co ban. Trong khoang gioi han sai so thi nghiem, gia tri đien tich cua electron bang gia tri cua proton nhung mang dau nguoc lai. Vi ky hieu e đuoc su dung cho đien tich co ban, electron thuong đuoc ky hieu la e⁻, voi dau tru the hien cho đien tich am. Positron đuoc ky hieu e+ boi vi no co cung cac tinh chat voi electron nhung mang đien tich duong.
Electron co momen đong luong noi tai hay spin 1/2. Do tinh chat nay ma electron thuong đuoc coi cac hat co spin-1/2. Nhung hat nhu vay co đo lon spin bang √3/2 ħ, trong khi ket qua đo tu hinh chieu cua spin len mot truc bat ky chi co the bang ±ħ/2. Ngoai spin, electron con co momen tu huong doc theo truc spin cua no. Gia tri momen tu electron xap xi bang mot Bohr magneton, la hang so vat ly bang 9,27400915(23) × 10−24 joule tren tesla. Huong cua spin so voi huong cua momen đong luong electron xac đinh len tinh chat cua cac hat co ban đuoc biet đen la tinh xoan (helicity).
Electron khong co cau truc con đa biet, nen no thuong đuoc coi la mot hat điem, hay cu the la mot đien tich điem khong co khong gian trong. Quan sat electron đon le trong bay Penning goi y rang gioi han tren cua ban kinh cua no bang 10−22 met. Gia tri gioi han tren cua ban kinh electron bang 10−18 met co the dan ra tu nguyen ly bat đinh ket hop voi nang luong. Ngoai ra, con co mot hang so vat ly goi la "ban kinh electron co đien", voi gia tri la 2,8179 × 10−15 m, lon hon rat nhieu ban kinh cua proton. Tuy nhien, gia tri nay đuoc tim tu nhung phep tinh đon gian ma bo qua cac hieu ung cua co hoc luong tu; trong thuc te, gia tri ban kinh electron co đien khong co nhieu y nghia khi đe cap đen cau truc co ban ben trong cua electron.
Co nhung hat co ban khac tu đong phan ra thanh nhung hat khoi luong nhe hon. Vi du cho muon, no co thoi gian song trung binh 2,2 × 10−6 giay, va phan ra thanh mot electron, mot neutrino muon va mot phan neutrino electron. Hat electron, mat khac, theo ly thuyet đuoc cho la hat ben: electron la hat co khoi luong nho nhat voi đien tich khac 0, do đo su phan ra cua no se vi pham đinh luat bao toan đien tich. Thuc nghiem xac đinh gioi han duoi cua thoi gian song cua electron la 6,6 × 1028 nam, o muc 90% đo tin cay.


= Cac tinh chat luong tu =
Nhu moi hat khac, cac electron co hanh xu nhu nhung song. Đac điem nay đuoc goi la luong tinh song–hat va đuoc chung minh bang thi nghiem giao thoa hai khe.
Ban chat song cua electron cho phep no đi qua hai khe song song mot cach đong thoi, hon la chi mot khe o mot thoi điem nhu đoi voi truong hop cua hat. Trong co hoc luong tu, tinh chat song cua mot hat đuoc mieu ta bang toan hoc duoi dang ham gia tri phuc, hay ham song, thuong đuoc ky hieu bang chu cai Hy Lap psi (ψ). Khi tinh binh phuong gia tri tuyet đoi cua ham nay, se cho xac suat quan sat đuoc mot hat o mot vi tri cho truoc—hay chinh la mat đo xac suat.

Electron la nhung hat đong nhat boi vi khong the phan biet đuoc chung dua tren nhung tinh chat vat ly noi tai cua hat. Trong co hoc luong tu, đieu nay co nghia la mot cap electron tuong tac co the đoi cho cho nhau ma khong lam thay đoi trang thai quan sat đuoc cua he. Ham song cua cac fermion, bao gom electron, la ham phan xung, co nghia rang no thay đoi dau khi hai electron trao đoi vi tri cho nhau; hay, ψ(r1, r2) = −ψ(r2, r1), voi cac bien r1 va r2 tuong ung voi electron thu nhat va thu hai. Vi gia tri tuyet đoi khong thay đoi khi hai hat đoi cho cho nhau, đieu nay tuong ung voi xac suat cua hai su kien la bang nhau. Nguoc lai, hat boson, nhu photon, lai co ham song đoi xung.
Trong truong hop phan xung, cac nghiem cua phuong trinh song cho cac electron tuong tac se cho xac suat bang 0 đoi voi moi cap chiem cung mot vi tri hoac trang thai. Ket qua nay tuong ung voi nguyen ly loai tru Pauli, phat bieu rang khong the co hai electron chiem cung mot trang thai luong tu. Nguyen ly nay giai thich cho nhieu tinh chat cua cac electron hoa hoc. Vi du, no lam cho nhom cac electron lien ket chiem nhung orbital khac nhau trong mot nguyen tu, hon la đan xen lan nhau trong cung mot orbital.


= Hat ao =

Trong mot buc tranh đon gian, moi photon đoi luc đuoc coi nhu la to hop cua mot hat electron ao voi phan hat ao cua no, positron ao, ma chung nhanh chong huy lan nhau khi vua moi sinh ra trong mot thoi gian rat ngan. Su ket hop cua bien thien nang luong can thiet đe sinh ra nhung hat nay, va khoang thoi gian trong đo chung ton tai, phai nam trong nguong chap nhan đuoc tuan theo nguyen ly bat đinh Heisenberg, ΔE · Δt ≥ ħ. Đe thoa man nguyen ly nay, nang luong can thiet đe sinh ra nhung hat ao nay, ΔE, co the đuoc "muon" tu chan khong trong mot khoang thoi gian, Δt, sao cho tich cua chung khong đuoc lon hon hang so Planck thu gon, ħ ≈ 6,6 ×10−16 eV·s. Do vay, đoi voi mot electron ao, Δt lon nhat bang 1,3 × 10−21 s. (nghia la neu cap electron ao−positron ao muon nang luong ΔE tu chan khong luong tu thi phai tra lai nang luong nay cho chan khong sau toi đa mot khoang thoi gian Δt sao cho ΔE · Δt ≤ ħ)

Khi mot cap electron–positron ao đang ton tai, luc tinh đien Coulomb tu đien truong tuc thoi xung quanh hat electron se lam hut hat positron ve phia electron goc ban đau, trong khi electron đuoc sinh ra chiu mot luc đay. Hieu ung nay chinh la su phan cuc chan khong. Ve mat hieu ung, chan khong hanh xu nhu mot moi truong co dielectric permittivity lon hon 1 đon vi. Do vay đien tich huu hieu cua mot electron thuc su nho hon gia tri thuc cua no, va đien tich giam dan khi khoang cach tang dan tinh tu electron. Su phan cuc nay đa đuoc xac nhan bang thuc nghiem vao nam 1997 tai may gia toc hat TRISTAN o Nhat Ban. Cac hat ao cung tao ra hieu ung la chan đang ke cho khoi luong cua electron.
Tuong tac voi cac hat ao cung giai thich su sai lech nho (khoang 0,1%) ve gia tri cua momen tu noi tai cua electron so voi magneton Bohr (sai lech nay đuoc goi la momen tu di thuong cua electron). Su khop chinh xac tuyet voi giua gia tri tinh toan tren ly thuyet va gia tri đo đuoc bang thuc nghiem cua momen tu di thuong electron đuoc coi la mot trong nhung thanh tuu quan trong nhat cua đien đong luc hoc luong tu.
Nghich ly trong vat ly co đien ve hat điem electron lai co momen goc spin va momen tu noi tai co the đuoc giai quyet boi su hinh thanh cua cac cap hat photon ao trong đien truong sinh boi electron. Cac photon ao nay (đen luot lai sinh ra cac cap electron−positron ao khac) lam cho electron luon dich chuyen xung quanh vi tri cua no (con goi la zitterbewegung), ma tong hop lai thanh mot chuyen đong tron voi hieu ung tien đong. Chuyen đong nay tao ra ca spin va momen tu cua electron. Trong nguyen tu, su sinh cac cap hat photon ao giup giai thich hieu ung dich chuyen Lamb nhu đa quan sat thay o cac vach quang pho.


= Tuong tac =
Electron sinh ra tu truong tao ra luc hut len hat mang đien duong, nhu proton, va luc đay len hat mang đien am. Cuong đo cua luc nay trong đien đong luc hoc co đien đuoc xac đinh bang đinh luat nghich đao binh phuong Coulomb. Khi mot electron đang trong chuyen đong, no tao ra mot tu truong bao quanh. Đinh luat Ampere-Maxwell cho biet moi lien he giua tu truong va chuyen đong cua dong cac electron (dong đien) tuong ung voi nguoi quan sat. Tinh chat cam ung nay cung cap mot tu truong dan đong lam quay đong co đien. Truong đien tu cua mot hat mang đien bat ky đang trong chuyen đong đuoc mieu ta bang the Lienard–Wiechert, the nay đung cho ca truong hop hat chuyen đong voi van toc gan bang toc đo anh sang (hay van toc tuong đoi tinh).

Khi mot electron chuyen đong trong tu truong, no chiu tac dung cua luc Lorentz tac đong theo phuong vuong goc voi mat phang xac đinh boi vecto tu truong va vecto van toc cua electron. Luc huong tam lam cho electron chuyen đong tren mot quy đao xoan oc trong tu truong voi ban kinh Larmor. Su gia toc tu chuyen đong theo đuong cong ghenh nay lam cam ung electron phat ra nang luong duoi dang buc xa đong bo. Nang luong buc xa nay lam ham electron, hay con goi la luc Abraham–Lorentz–Dirac, tao ra ma sat lam cham chuyen đong cua electron. Luc nay cung gay ra tac đong nguoc (back-reaction) len đien tu truong cua chinh electron.

Trong đien đong luc hoc luong tu photon la hat truyen tai tuong tac đien tu giua cac hat. Mot electron đon le chuyen đong voi van toc đeu khong the phat ra hay hap thu mot photon thuc; do se vi pham đinh luat bao toan nang luong va đong luong. Mat khac, cac photon ao co the truyen đong luong giua hai hat mang đien tich. Su trao đoi nay cua cac photon ao, vi du, lam tao ra luc Coulomb. Buc xa nang luong xuat hien khi mot electron chuyen đong bi lam lech quy đao gay boi đien truong cua mot hat mang đien khac, nhu proton. Su gia toc cua electron lam phat ra buc xa Bremsstrahlung.
Mot photon (anh sang) va cham phi đan hoi voi mot electron (tu do) đuoc goi la tan xa Compton. Ket qua cua va cham nay la đong luong va nang luong đuoc truyen qua giua cac hat, lam thay đoi buoc song cua photon bang mot luong đuoc goi la dich chuyen Compton. Đo dich chuyen lon nhat cua buoc song bang h/mec, hay con goi la buoc song Compton. Đoi voi mot electron, no co gia tri bang 2,43 × 10−12 m. Khi buoc song cua anh sang la dai (vi du buoc song cua anh sang kha kien bang 0,4–0,7 μm) su dich chuyen buoc song co the bo qua đuoc. Trong truong hop nay, tuong tac giua anh sang va electron tu do đuoc goi la tan xa Thomson hay tan xa Thomson tuyen tinh.
Đo manh tuong đoi cua tuong tac đien tu giua hai hat đien tich, chang han giua mot electron va mot proton, đuoc xac đinh boi hang so cau truc te vi. Đay la đai luong khong thu nguyen hinh thanh dua tren ti so cua hai dang nang luong: nang luong tinh đien cua luc hut (hoac đay) o khoang cach bang mot lan buoc song Compton, va nang luong nghi cua cac hat mang đien tich. No co gia tri bang α ≈ 7,297353 × 10−3, hay xap xi bang 1/137.
Khi electron va positron va cham, chung huy lan nhau, lam phat ra hai hoac ba photon tia gamma. Neu electron va positron co đong luong bo qua đuoc, va cham co the hinh len nguyen tu positronium truoc khi hai hat huy lan nhau đe hinh ra cac photon co tong nang luong 1,022 MeV. Mat khac, mot photon nang luong cao co the bien đoi thanh cap electron va positron boi qua trinh sinh cap (pair production), nhung chi trong su co mat cua mot hat đien tich gan no, nhu mot hat nhan chang han.
Trong ly thuyet tuong tac đien yeu, thanh phan ham song huong ben trai (chiral) cua electron tao thanh bo đoi isospin yeu voi neutrio electron. Đieu nay co nghia rang trong tuong tac yeu, neutrino electron hanh xu nhu cac electron. Moi loai hat cua bo đoi nay (doublet) co the tham gia vao tuong tac dong tich (charged current) bang cach phat ra hoac hap thu mot boson W va bien đoi sang thanh hat kia. Đien tich đuoc bao toan trong qua trinh nay boi vi boson W cung mang đien tich, lam cho tong đien tich cua qua trinh bien đoi la khong thay đoi. Cac tuong tac dong tich chiu trach nhiem cho hien tuong phan ra beta trong mot nguyen tu phong xa. Ca electron va neutrino electron co the tham gia vao tuong tac dong trung hoa (neutral current interaction) thong qua su trao đoi mot boson Z⁰, va chiu trach nhiem cho tan xa đan hoi neutrino−electron.


= Nguyen tu va phan tu =

Mot electron co the lien ket voi hat nhan cua mot nguyen tu boi luc hut Coulomb. Mot he co mot hoac nhieu electron lien ket voi mot hat nhan đuoc goi la mot nguyen tu. Neu so electron khac voi so đien tich cua hat nhan, nguyen tu đo đuoc goi la mot ion. Hanh xu dang song cua mot electron lien ket đuoc mieu ta bang mot ham song goi la orbital nguyen tu. Moi orbital đac trung boi cac so luong tu nhu muc nang luong, momen đong luong va hinh chieu cua momen goc, va chi co cac orbital roi rac ton tai xung quanh hat nhan. Theo nguyen ly loai tru Pauli moi orbital co the chiem giu boi toi đa hai electron, va chung phai co so luong tu spin khac nhau.
Electron co the nhay sang cac orbital khac nhau thong qua su hap thu hoac phat ra photon co nang luong bang hieu giua hai muc nang luong đo. Cac phuong phap khac lam electron chuyen sang orbital khac bao gom su va cham cua no voi hat khac, nhu cac electron, va nho hieu ung Auger. Đe thoat ra khoi nguyen tu, nang luong cua electron phai tang va lon hon nang luong lien ket voi nguyen tu. Đieu nay xay ra, vi du, nhu o hieu ung quang đien, khi mot photon toi va cham co nang luong lon hon nang luong ion hoa nguyen tu va bi electron hap thu.
Momen goc orbital cua electron bi luong tu hoa. Boi electron mang đien, no co mot momen tu orbital ty le voi momen goc. Tong momen tu cua mot nguyen tu bang tong vec to cua mo men tu spin va momen tu orbital cua tat ca cac electron va hat nhan. Momen tu cua hat nhan la nho so voi cua cac electron. Momen tu cua cac electron chiem giu cung mot orbital (con goi la cap electron) triet tieu lan nhau.
Lien ket hoa hoc giua cac nguyen tu chinh la tuong tac đien tu giua chung, nhu mieu ta boi cac đinh luat cua co hoc luong tu. Lien ket manh nhat hinh thanh boi chia se hoac cho/nhan cac electron giua cac nguyen tu, dan đen hinh thanh len cac phan tu. Ben trong mot phan tu, cac electron chuyen đong duoi anh huong cua mot vai hat nhan, va chiem giu cac orbital phan tu; giong nhu chung chiem giu cac orbital trong mot nguyen tu co lap. Mot yeu to co ban trong cac cau truc phan tu đo la su ton tai cac cap electron. Đay la cac electron co spin nguoc nhau, cho phep chung co the chiem giu cung mot orbital phan tu ma khong vi pham nguyen ly loai tru Pauli (tuong tu nhu o nguyen tu). Cac orbital phan tu khac nhau co phan bo mat đo electron theo khong gian khac nhau. Vi du, o cac cap electron lien ket (nghia la cac cap thuc su lien ket cac nguyen tu voi nhau) co the đuoc tim thay voi xac suat cuc đai nam o vung the tich tuong đoi nho giua cac hat nhan. Nguoc lai, o cac cap electron khong lien ket chung phan bo trong the tich lon hon bao quanh hat nhan.


= Dan đien =

Neu mot vat the co nhieu hoac it hon luong electron can thiet đe can bang voi đien tich duong cua hat nhan nguyen tu, thi tong the vat đo co mang đien tich. Khi co nhieu hon electron, vat đo mang đien am. Khi co it electron hon so luong proton trong hat nhan nguyen tu, vat mang đien duong. Khi so electron va proton bang nhau, đien tich cua chung huy lan nhau va vat the o trang thai can bang đien (hay trung hoa). Nho tac đong cha xat co the lam vat the vi mo mang đien thong qua hieu ung đien ma sat (triboelectric effect).
Cac electron đoc lap chuyen đong trong chan khong đuoc goi la cac electron tu do. Cac electron trong kim loai cung hanh xu nhu chung chuyen đong tu do. Thuc su thi cac hat đuoc goi la cac electron trong kim loai va nhung the ran khac la nhung gia-electron—gia hat, ma co cung đien tich, spin, va momen tu nhu cac electron thuc thu nhung co khoi luong khac voi no. Khi cac electron tu do—trong chan khong lan kim loai—chuyen đong, chung tao ra mot dong mang luoi đien tich đuoc goi la dong đien, tu đo tao ra mot tu truong. Giong nhu mot dong đien co the đuoc sinh ra tu su thay đoi cua mot tu truong. Nhung tuong tac va moi quan he nay đuoc mieu ta boi phuong trinh Maxwell.
O moi nhiet đo nhat đinh, tung vat lieu co mot đo dan đien anh huong đen gia tri cua dong đien khi ap vao mot đien the. Nhung vat dan đien tot bao gom kim loai nhu đong va vang, trong khi thuy tinh va Teflon lai dan đien kem. O bat ky vat lieu cach đien nao, cac electron van bam vao cac nguyen tu va vat lieu co tinh chat nhu la mot chat cach đien. Hau het cac chat ban dan co muc đo dan đien bien đoi tu pham vi dan đien cuc tot cho đen cach đien hoan toan. Mat khac, cac kim loai co cau truc dai đien tu chua cac vung nang luong đuoc lap đay mot phan boi electron. Su co mat cua nhung vung nang luong nay cho phep cac electron trong kim loai hanh xu nhu chung đuoc tu do hoac goi la cac electron phi đinh xu (delocalized electrons). Nhung electron khong lien ket voi mot nguyen tu nhat đinh, do vay khi ap dung mot đien truong, chung chuyen đong tu do nhu mot chat khi (đuoc goi la khi Fermi) đi qua vat lieu giong nhu cac electron tu do.
Boi vi co su va cham giua cac electron voi cac nguyen tu, van toc troi cua cac electron trong mot vat dan co đo lon co vai milimet tren mot giay. Tuy nhien, truong hop co su thay đoi dong đien tu mot điem trong vat lieu gay ra su thay đoi dong đien o điem khac trong vat lieu, thi toc đo lan truyen cua hieu ung nay, đien hinh bang khoang 75% toc đo anh sang. Đieu nay xay ra boi vi tin hieu đien lan truyen nhu mot song, voi van toc phu thuoc vao hang so đien moi cua vat lieu.
Đa so kim loai co đo dan nhiet tuong đoi tot, chu yeu boi vi cac electron phi đinh xu van chuyen nang luong nhiet tu do giua cac nguyen tu. Tuy nhien, khong giong nhu su dan đien, su dan nhiet cua mot kim loai gan nhu đoc lap voi nhiet đo cua vat lieu. Đieu nay đa đuoc phat bieu bang đinh luat Wiedemann–Franz, noi rang ti so đo dan nhiet tren đo dan đien ty le thuan voi nhiet đo cua vat lieu. Su mat trat tu boi nhiet trong dan tinh the nguyen tu kim loai lam tang đien tro cua vat lieu, tao ra su phu thuoc vao nhiet đo đoi voi dong đien.
Khi lam lanh vat lieu xuong duoi mot muc goi la nhiet đo toi han, vat lieu trai qua su chuyen pha trong đo no mat hoan toan tinh khang đien (đien tro) đoi voi dong đien, hay chinh la hieu ung sieu dan. Trong ly thuyet BCS, cac cap electron đuoc goi la cap Cooper trong chuyen đong cua chung bat cap voi nguyen tu gan đay thong qua nhung dao đong dan nguyen tu goi la phonon, do đo cap Cooper tranh đuoc va cham voi cac nguyen tu ma thuong tao ra đien tro. (Cac cap Cooper co ban kinh xap xi bang 100 nm, do đo neu coi chung nhu song vat chat thi chung co the chong chap lan nhau.) Tuy nhien, co che cho hieu ung sieu dan nhiet đo cao o mot so vat lieu van chua co ly thuyet giai thich thoa đang.
Cac electron ben trong vat dan, ma chinh chung cung la nhung gia hat, khi đat trong nhiet đo rat gan voi đo khong tuyet đoi, co the đuoc phan ra thanh ba loai gia hat: spinon, orbiton va holon. Hat đau tien mang spin va momen tu, hat tiep theo mang vi tri orbital cua no trong khi hat con lai mang đien tich.


= Chuyen đong va nang luong =
Theo thuyet tuong đoi hep cua Einstein, khi toc đo cua mot electron tiem can toi toc đo anh sang, nguoi quan sat tu mot he quy chieu quan tinh se đo đuoc khoi luong tuong đoi tinh cua hat tang len, do đo khien cho no cang kho đe co the gia toc no tu ben trong he quy chieu cua nguoi quan sat. Toc đo cua mot electron co the tiep can đen, nhung khong bao gio bang, toc đo cua anh sang trong chan khong, c. Tuy nhien, khi cac electron tuong đoi tinh—la nhung electron chuyen đong voi toc đo gan bang c—chuyen đong trong moi truong đien moi nhu nuoc, noi van toc anh sang trong no nho hon nhieu so voi c, cac electron trong moi truong nay co the chuyen đong nhanh hon toc đo anh sang. Khi chung tuong tac va cham voi moi truong, chung tao ra mot anh sang nhat đuoc goi la buc xa Cherenkov.

Cac hieu ung trong thuyet tuong đoi hep đuoc mieu ta dua tren mot đai luong goi la he so Lorentz, đuoc xac đinh bang 
  
    
      
        
          γ
          =
          1
          
            /
          
          
            
              1
              −
              
                
                  v
                  
                    2
                  
                
              
              
                /
              
              
                
                  c
                  
                    2
                  
                
              
            
          
        
      
    
    {\displaystyle \scriptstyle \gamma =1/{\sqrt {1-{v^{2}}/{c^{2}}}}}
  
 voi v la toc đo cua hat. Đong nang Ke cua mot electron chuyen đong voi van toc v bang:

  
    
      
        
          
            K
            
              
                e
              
            
          
          =
          (
          γ
          −
          1
          )
          
            m
            
              
                e
              
            
          
          
            c
            
              2
            
          
          ,
        
      
    
    {\displaystyle \displaystyle K_{\mathrm {e} }=(\gamma -1)m_{\mathrm {e} }c^{2},}
  

voi me la khoi luong cua electron. Vi du, o may gia toc thang Stanford co the gia toc mot electron toi đong nang gan bang 51 GeV. Vi mot electron hanh xu nhu dang song, o mot van toc bat ky no co mot buoc song de Broglie đac trung. Buoc song nay đuoc cho boi λe = h/p voi h la hang so Planck va p la đong luong. Đoi voi electron co đong nang 51 GeV o tren, buoc song de Broglie bang 2,4 × 10−17 m, đu nho đe kham pha cac cau truc co kich thuoc nho hon kich co cua mot hat nhan nguyen tu.


Su hinh thanh Ly thuyet Vu No Lon la ly thuyet khoa hoc đuoc chap nhan rong rai hien nay mieu ta nhung giai đoan ban đau cua su tien hoa cua Vu tru. O nhung miligiay đau tien sau Vu No Lon, nhiet đo tren 10 ty kelvin va cac photon co nang luong trung binh tren mot trieu electronvolt. Cac photon nay co đu nang luong ma khi tuong tac voi nhau co the dan toi su hinh thanh cap electron va positron. Nguoc lai, nhung cap positron−electron huy lan nhau va phat ra cac photon nang luong cao:

γ + γ ↔ e+ + e⁻
Trang thai can bang giua cac electron, positron va photon đuoc duy tri trong suot giai đoan nay cua su tien hoa Vu tru. Khi 15 giay troi qua, tuy nhien, nhiet đo cua Vu tru luc nay giam xuong duoi nguong cho phep hinh thanh cap hat electron−positron. Phan lon cac electron va positron ton tai huy lan nhau, giai phong buc xa gamma lam Vu tru nong len trong mot thoi gian ngan.
Vi mot ly do nao đo chua đuoc biet chac chan, trong suot qua trinh huy cap co sot lai mot so luong hat nhieu hon phan hat vat chat. Cu the la co du ra 1 electron ton tai trong moi 1 ty cap hat electron−positron. So luong du sot lai nay bang voi so luong proton con du tu qua trinh huy cap hat tuong tu proton va phan proton, trong mot đieu kien đuoc goi la bat đoi xung baryon, đieu nay mang đen tong đien tich cua toan bo Vu tru gan nhu bang zero. Nhung proton va neutron con du lai bat đau tham gia vao cac phan ung voi nhau—qua trinh goi la tong hop hat nhan, tao ra cac đong vi cua hydro va heli, va mot it hat nhan lithi. Cac phan ung nay đat đinh điem vao khoang thoi gian o sau nam phut. Bat ky neutron con lai nao se trai qua phan ung phan ra beta am voi nua thoi gian song bang khoang mot nghin giay, giai phong ra mot proton va mot electron,

n → p + e⁻ + νe
Trong khoang 300.000–400.000 nam tiep theo, luong cac hat electron con lai co nang luong qua lon đe co the lien ket vao cac hat nhan nguyen tu. Giai đoan tiep theo la su tai kep hop electron vao hat nhan, khi ay cac nguyen tu trung hoa đuoc hinh thanh va su gian no cua vu tru lam cho vat chat tro len trong suot voi buc xa.
Gan mot trieu nam sau Vu No Lon, the he cac ngoi sao đau tien bat đau hinh thanh. Trong long mot ngoi sao, day chuyen phan ung tong hop hat nhan sao cho ra cac san pham trong đo co positron. Nhung hat phan vat chat nay ngay lap tuc huy voi cac electron, giai phong tia gamma. Gop chung lai so luong hat electron bi giam dan, va tuong ung so luong hat neutron tang len. Tuy nhien, trong qua trinh tien hoa sao cung hinh thanh cac san pham la nhung đong vi phong xa. Cac đong vi nay co the sau đo trai qua phan ra beta tru, phat ra mot electron va mot phan neutrino tu hat nhan. Mot vi du la đong vi cobalt-60 (60Co), ma phan ra thanh nickel-60 (60Ni).

Cuoi chu trinh tien hoa cua chung, mot ngoi sao co khoi luong lon hon 20 lan khoi luong Mat Troi đi đen ket cuc suy sup hap dan đe tao thanh mot lo đen. Theo vat ly co đien, ben trong nhung ngoi sao khoi luong lon nay xuat hien luc hut hap dan đu manh đe ngan bat ky thu gi, ke ca buc xa đien tu, thoat ra khoi ban kinh Schwarzschild. Tuy nhien, cac hieu ung cua co hoc luong tu cho phep co kha nang ton tai buc xa Hawking o pham vi khoang cach nay. Cac electron (va positron) đuoc cho la tao ra o chan troi su kien cua nhung tan du sao.
Khi mot cap hat ao (nhu gom mot electron va mot positron) đuoc tao ra tai bien gioi cua chan troi su kien, su phan bo ngau nhien trong vi tri cua hat co the lam cho mot trong hai hat nam o ben trong chan troi su kien; ma qua trinh nay đuoc goi la su xuyen ham luong tu. The nang hap dan cua lo đen co the cap nang luong đe bien mot hat ao nam ben ngoai chan troi su kien tro thanh mot hat thuc, cho phep no bat phong ra vao khong gian. Đoi lai, hat con lai cua cap mang nang luong am va roi ve vung ki di lo đen, dan đen tong cong khoi luong−nang luong cua lo đen bi giam đi. Toc đo buc xa Hawking tang tien khi khoi luong lo đen giam dan, lam cho lo đen boc hoi va cuoi cung la phat no.
Tia vu tru la nhung hat chuyen đong trong khong gian voi nang luong cao. Cac su kien nang luong cao đen co 3,0 × 1020 eV đa đuoc ghi nhan. Khi nhung hat nay va cham voi cac nucleon trong khi quyen Trai Đat, mot tran mua cac hat đuoc tao ra, bao gom cac pion. Hon mot nua buc xa vu tru đuoc quan sat tren be mat Trai Đat co chua cac muon. Muon la mot hat loai lepton hinh thanh tai thuong tang khi quyen sau qua trinh phan ra cua mot pion.

π⁻ → μ⁻ + νμ
Đen luot muon, no co the phan ra thanh electron hoac positron.

μ⁻ → e⁻ + νe + νμ


Quan sat Quan sat electron tu xa đoi hoi viec đo đuoc nang luong buc xa cua chung. Vi du, trong moi truong nang luong cao nhu o vanh nhat hoa cua mot ngoi sao, cac electron tu do tao thanh trang thai plasma phat ra nang luong duoi dang buc xa Bremsstrahlung. Khi electron co the bieu hien dao đong plasma, đo la nhung song gay boi nhung bien đoi đong bo trong mat đo electron, va nhung song nay tao ra phat xa nang luong co the phat hien đuoc nho quan sat qua kinh thien van vo tuyen.
Tan so cua mot photon ty le voi nang luong cua no. Khi mot electron lien ket trong nguyen tu chuyen trang thai giua cac muc nang luong khac nhau, no hap thu hoac phat ra photon o nhung tan so đac trung. Vi du, khi chieu nguon buc xa pho lien tuc vao cac nguyen tu se xuat hien cac vach pho hap thu đac trung trong quang pho cua buc xa phan xa. Moi nguyen to hoac phan tu the hien mot lop đac trung cac vach quang pho, nhu cac vach quang pho hydro. Nhung phep đo luong quang pho ve cuong đo va be rong cua cac vach nay cho phep xac đinh đuoc thanh phan va tinh chat vat ly cua mot chat can xac đinh.
Trong đieu kien cua phong thi nghiem, co the quan sat tuong tac cua tung electron đon le nho cac may gia toc hat nhan, ma cho phep đo nhung tinh chat cu the nhu nang luong, spin va đien tich. Nho su phat trien cua cac ky thuat bay ion nhu bay Paul va bay Penning cho phep giam giu cac hat mang đien trong mot the tich đu nho voi thoi gian dai. Đieu nay đa cho phep đo luong cac tinh chat cung nhu thao tac len nhung hat nay. Vi du, bay Penning tung đuoc ung dung đe chua mot electron đon le trong thoi gian 10 thang. Momen tu cua electron đa đuoc đo voi đo chinh xac đen 11 chu so thap phan ma vao nam 1980, đo chinh xac nay con lon hon đo chinh xac đo đuoc cua bat ky cac hang so vat ly khac.
Bo phim chup anh đau tien ve su phan bo nang luong cua electron đa đuoc thuc hien boi mot đoi cac nha vat ly tai Đai hoc Lund o Thuy Đien vao thang 2 nam 2008. Ho đa su dung mot xung nhip anh sang cuc ngan, hay goi la cac xung atto giay, cho phep lan đau tien chup anh đuoc chuyen đong cua mot electron.
Su phan bo cua cac electron trong chat ran co the đuoc bieu hien nho ky thuat chup quang pho buc xa phan giai goc (angle-resolved photoemission spectroscopy, ARPES). Ky thuat nay ung dung hieu ung quang đien đe đo ham phan bo khong gian gian tinh the—mot ham toan hoc bieu dien đac tinh cau truc tuan hoan đuoc ap dung đe suy đoan ra cau truc ban đau cua tinh the. ARPES đuoc ung dung đe xac đinh huong, toc đo va su tan xa cua cac electron ben trong vat lieu.


Cac ung dung plasma = Chum hat =

Trong cong nghe va ky thuat, cac chum tia electron đa đuoc ung dung đe thuc hien han bang chum electron giua hai loai vat lieu. Chung cho phep mat đo nang luong cua chum tia han len toi 107 W·cm−2 đuoc tap trung trong mot hinh non tron đuong kinh co 0,1–1,3 mm ma thuong khong can đoi hoi phai co lop vat lieu đem thu 3. Ky thuat han nay phai đuoc thuc hien trong chan khong đe tranh cac electron va cham voi mot truong khi xung quanh truoc khi chung đen đuoc vat lieu can han, va no co the đuoc su dung đe noi cac loai vat lieu dan đien ma nhung bien phap han khac khong phu hop đe ap dung.
Quang khac chum đien tu (EBL) la phuong phap tao cac chi tiet ban dan o muc phan giai nho hon 1 µm. Ky thuat nay co han che la gia thanh cao, toc đo san xuat cham, can phai van hanh chum đien tu trong moi truong chan khong cao va cac electron co xu huong tan xa tren be mat vat lieu. Đo phan giai toi đa cua phuong phap nay vao khoang 10 nm. Vi ly do nay, EBL đuoc ung dung chu yeu cho san xuat mot so nho cac vi mach chuyen biet.
Phuong phap xu ly chum đien tu (electron-beam processing, hoac electron irradiation EBI) đuoc ung dung đe lam thay đoi cac đac tinh cua vat lieu hoac khu trung trong y hoc va thuc pham bang cach chieu chum đien tu vao san pham. Chum electron hoa long hoac lam tan chay thuy tinh ma khong gay tang nhieu nhiet đo khi thuc hien chieu voi cuong đo cao: vi du buc xa electron manh gay ra su giam đo nhot o nhieu bac đo lon va lam giam tung buoc nang luong hoat hoa cua no.
Cac may gia toc quy đao thang (linear particle accelerator) tao ra nhung chum electron cho chum sang dung đe đieu tri cac khoi u tren be mat trong tri lieu buc xa. Tri lieu đien tu (electron therapy) co the đieu tri cac thuong ton o da nhu ung thu te bao đay boi vi mot chum electron chi co the tham nhap xuong mot đo sau nhat đinh truoc khi bi hap thu, thuong la đen 5 cm đoi voi electron co nang luong trong pham vi 5–20 MeV. Mot chum electron co the đuoc su dung phoi hop voi chieu xa tia X trong đieu tri benh.
Cac may gia toc hat su dung đien truong đe đay cac electron va phan hat cua chung len muc nang luong cao. Nhung hat nay phat ra buc xa đong bo khi chung bay qua tu truong. Cuong đo cua buc xa đong bo phu thuoc vao phan cuc spin cua chum electron—qua trinh đuoc goi la hieu ung Sokolov–Ternov. Cac chum electron phan cuc đuoc ung dung trong nhieu thi nghiem khac nhau. Buc xa synchrotron co the dung lam mat chum electron voi muc đich lam giam su phan tan đong luong cua chum hat. Cac chum electron va positron đuoc cho va cham voi nhau trong may gia toc khi chung đat đen muc nang luong yeu cau; cac may do hat (particle detector) quan sat nang luong cua buc xa phat ra, ghi lai nhung thong tin va tinh chat can nghien cuu trong vat ly hat.


= Chup anh =
Nhieu xa electron nang luong thap (Low-energy electron diffraction, LEED) la mot phuong phap ban vao vat lieu co cau truc tinh the bang mot chum electron chuan truc sau đo quan sat hinh anh nhieu xa giup xac đinh len cau truc cua vat lieu. Nang luong đoi hoi cua cac electron o nhung chum nay trong khoang 20–200 eV. Ky thuat phan xa nhieu xa electron nang luong cao (reflection high-energy electron diffraction, RHEED) su dung su phan xa cua mot chum electron ban đen voi nhieu goc hep khac nhau đe nghien cuu đac trung be mat cua vat lieu co cau truc tinh the. Chum nang luong thuong nam trong khoang 8–20 keV va goc ban electron thuong bang 1–4°.
Kinh hien vi đien tu hoat đong dua tren nguyen ly tap trung chum electron vao mot mau vat. Mot so electron sau khi va cham vao mau vat thi bi thay đoi đac tinh, nhu huong chuyen đong, goc phan xa va pha tuong đoi cung nhu nang luong bi giam đi. Cac nha hien vi hoc ghi lai nhung thay đoi nay tu chum electron đe tai tao ra nhung buc anh ve mau vat. Trong anh sang xanh lam, cac kin hien vi quang hoc thong thuong co gioi han nhieu xa phan giai o kich thuoc 200 nm. So sanh voi kinh hien vi đien tu, loai nay bi gioi han boi buoc song de Broglie cua electron. Vi du, buoc song nay bang 0,0037 nm đoi voi nhung electron đuoc gia toc trong đien truong co 100.000 volt. Kinh hien vi truyen đien tu hieu chinh quang sai (Transmission Electron Aberration-Corrected Microscope) co đo phan giai duoi 0,05 nm, đu đe phan biet đuoc tung nguyen tu. Kha nang nay mang lai nhung loi the cho su dung kinh hien vi đien tu trong phong thi nghiem đe chup cac buc anh co đo phan giai cao. Tuy nhien, kinh hien vi đien tu la nhung thiet bi đat tien va ton nhieu chi phi hoat đong va bao tri.
Co hai loai kinh hien vi đien tu: Loai truyen qua va loai quet be mat. Kinh hien vi đien tu truyen qua hoat đong giong nhu mot may chieu, voi mot chum electron đuoc cho chieu qua mot lat vat lieu sau đo no đuoc hoi tu tren phim am ban hoac cam bien CCD. Kinh hien vi đien tu quet be mat dung chum electron quet len be mat mau vat, giong nhu hien thi tren ti vi man hinh ong, đe thu đuoc buc anh ve no. Đo phong đai cua hai loai kinh nay vao co 100× đen 1.000.000. Kinh hien vi quet xuyen ham su dung hieu ung chui ham luong tu cua electron tu mui nhon cua mot đau do kim loai đe nghien cuu vat lieu va tao ra buc anh be mat vat lieu co đo phan giai cao.


= Cac ung dung khac =
Trong laser electron tu do (FEL), mot chum electron tuong đoi tinh đi qua day cac nam cham luong cuc (undulator) bi đoi huong luan phien do huong cua tu truong tao boi day cac nam cham nay. Vi đoi huong luan phien nhu vay nen cac electron phat ra buc xa synchrotron mot cach nhip nhang va đeu đan, buc xa đuoc khuech đai o tan so cong huong. FEL co the phat ra buc xa đien tu voi đo roi cao trong dai tan so rong, tu song vi ba cho đen tia X mem. Nhung thiet bi nay đuoc su dung trong san xuat, vien thong, va trong cac ung dung y te, nhu phau thuat cac mo mem.
Ong tia am cuc chua electron, ma đa tung đuoc su dung thuong xuyen cho cac man hinh hien thi tai nhieu thiet bi thi nghiem, man hinh may tinh va may truyen hinh. Trong mot đen nhan quang đien, moi photon va cham đen am cuc quang khoi tao ra mot luong cac electron đe hinh thanh mot xung dong đien ma bo do phat hien đuoc. Ong đien tu chan khong su dung luong cac electron đe thao tac len tin hieu đien, va chung đong vai tro quan trong trong su phat trien cua cong nghe đien tu. Tuy nhien, ngay nay chung đa bi thay the boi cac thiet bi ban dan nhu transistor.


Xem them Ghi chu Tham khao Lien ket ngoai Tu lieu lien quan toi Electrons tai Wikimedia Commons
Electron (subatomic particle) tai Encyclopædia Britannica (tieng Anh)
Đien tu tai Tu đien bach khoa Viet Nam
Tuong tac đien tu tai Tu đien bach khoa Viet Nam
Tuong tac đien - yeu tai Tu đien bach khoa Viet Nam
"The Discovery of the Electron". American Institute of Physics, Center for History of Physics. Ban goc luu tru ngay 16 thang 3 nam 2008. Truy cap ngay 3 thang 6 nam 2019.
"Particle Data Group". Đai hoc California.
Bock, R.K.; Vasilescu, A. (1998). The Particle Detector BriefBook (an ban thu 14). Springer. ISBN 978-3-540-64120-9.
Copeland, Ed. "Spherical Electron". Sixty Symbols. Brady Haran danh cho Đai hoc Nottingham.
Yu. P. Goncharov (ngay 21 thang 11 nam 2005). "Increase of the electron-positron Hawking radiation from Schwarzschild black holes by Dirac monopoles" (PDf). International Journal of Modern Physics. tr. 761–777. doi:10.1142/S0217751X04017616. Truy cap ngay 17 thang 8 nam 2021. {{Chu thich web}}: Lien ket ngoai trong |format= (tro giup)