anarak bir elektron demetinde bulundu.

De Broglie’nin elektronlar için dalga doğası tahmini Erwin Schrödinger’e atomdaki çekirdeğin etkisi altında hareket eden elektronlar için dalga eşitliğini öne sürmesine yol açtı. 1926’da bu eşitlik, Schödinger eşitliği, başarılı bir şekilde elektron dalgalarının nasıl yayıldığını tanımlamayı başardı. Zamanla elektronun yerini belirleyen çözümü sağlamak yerine, bu dalga eşitliği özellikle elektron dalga eşitliğinin zamanla değişmediği uzaya bağlı elektronun olduğu bir pozisyona yakın bir elektron bulma ihtimalini öngörmek için de kullanıldı. Bu yaklaşım ikinci bir kuantum mekaniği formulasyonuna izin verdi (ilki 1925’te Heisenberk tarafından yapıldı) ve Heisenberg’inki gibi Schrödinger’in eşitliğinin çözümleri 1913’te Bohr tarafından elde edilenlere eşit olan ve hidrojen spektrumunu ürettiği bilinen hidrojen atomundaki bir elektronun enerji durumunun türevini sağladı. İlk önce dönme ve çoklu elektronlar arasındaki ilişki düşünüldü, sonraları kuantum mekaniği hidrojenden daha yüksek atom numarası olan atomlardaki elektronların biçilmesini öngörmeyi mümkün kıldı.

1928’de Wolfgang Pauli’nin çalışmasını temel alarak, Paul Dirac görelilik teorisiyle uyumlu olan, kuantum mekaniğinin elektromanyetik alanının hamiltonian formulasyonuna göreli ve simetrik kavrayışları uygulayarak elektron-Dirac eşitliği modelini üretti. Göreli denklemindeki bazı problemleri çözmek için, 1930’da negatif enerjiye sahip Diraz denizi olarak adlandırılan sonsuz bir parçacık denizi olarak vakum modelini geliştirdi. Bu pozitronun(elektronun benzer karşı-maddesi) varlığını öngörmesine yardım etti. Bu parçacık 1932’de standart elektronlara negatron demeyi ve elektron kelimesini pozitif ve negatif yüklü varyantları tanımlamak için kullanmayı öneren Carl Anderson tarafından keşfedildi.

1947’de yüksek öğrenim öğrencisi Robert Retherford ile işbirliği içinde çalışan Willis Lamb hidrojen atomunun aynı enerjiye sahip olması gereken belli kuantum durumlarının birbirleriyle ilişkisinin değiştirildiğini buldu. Aynı zamanlarda, Polykarp Kusch, Henry M. Foley ile birlikte çalışarak elektronun manyetik momentini Dirac’ın teorisi tarafından öngörülenden biraz daha büyük olarak buldu. Aradaki fark daha sonları 1940’ların sonuna doğru Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger ve Richard Feynman tarafından geliştirilen kuantum elektrodinamiği teorisi tarafından açıklandı.

Yirminci yüzyılın ilk yarısında, parçacık hızlandırıcıların geliştirilmesiyle birlikte, fizikçiler atom-altı parçacıkların özelliklerini araştırmaya başladılar. İlk başarılı elektromanyetik indüksiyon kullanarak elektronları hızlandırma denemesi 1942’de Donald Kerst tarafından yapıldı. İlk betatronu 2,3 MeV enerjiye ulaştı, sonraki denemeler 300 MeV enerjiyi başardı. 1947’de senkrotron radyasyonu 70 MeV elektron senkrotron ile General Electric’te keşfedildi. Radyasyon elektronların manyetik alana doğru ışık hızına yakınlaşacak kadar hızlanmasıyla oluştu.

1.5 GeV enerji demetiyle, ilk yüksek enerji çarpıştırıcı 1968’te başlayan ADONE’du. Araç ekeltronları ve pozitronları ters yönlerde, çarpışma enerjilerini bir elektronlu durağan bir hedefe çaptığındakinin iki katına çıkararak, hızlandırdı. CERN’deki The Large Electron-Positron Collider (LEP) 1989'dan 2000'e kadar çalışır haldeydi ve 204 Gev enerjilik çarpışmayı başardı ve parçacık fiziğinin Standart Model’i için önemli ölçümler yaptı.

Tek elektron −269 °C (4 K)’la yaklaşık −258 °C (15 K) arasında krijonenik sıcaklığı olan çok küçük (L=20 nm, W=29 nm) CMOS transistoruna kapatılabilir. Elektron dalga özelliği yarı iletken bir kapta yayılır ve değerlik kuşağıyla çok az etkileşir, yani kütlesini etkili kütle tensörüyle değiştirerek tek parçacık biçiminde işlenebilir.

Parçacık fiziğinin standart modelinde elektronlar esas veya temel parçacıklar olduklarına inanılan lepton denen atom-altı parçacıcık grubuna dâhildirler. Elektronun kütlesi, yüklü herhangi bir leptondan(ya da elektrik yüklenmiş herhangi bir tür parçacıktan) daha küçüktür ve temel parçacıkların ilk jenerasyonuna aittir. İkinci ve üçüncü jenerasyonlar elektronlarla dönme ve etkileşimde aynı olan fakat daha ağır olan yüklü leptonları, muonları ve tauyu içerir. Leptonlar maddenin, kuarkların diğer bileşenlerinden güçlü bir etkileşimi olmaması bakımından farklıdırlar. Lepton grubunun bütün üyeleri fermiyondur, çünkü hepsi yarım tek-tamsayı döner, elektronun 1⁄2 dönmesi vardır.

Elektronun değişmez kütlesi yaklaşık olarak 9.109×10−31 kilogramdır veya 5.489×10−4 atomik kütle birimidir. Einstein’ın kütle enerji eşitliği prensibine göre bu kütle 0.511 MeV durgun enerjiye tekabül eder. Protonun kütlesinin elektronun kütlesine oranı yaklaşık 1836’dır. Astronomik ölçümler proton-elektron kütle oranının, standart modelde öngörüldüğü gibi, en azından evrenin yaşının yarısından beri aynı kaldığını göstermiştir.

Elektronlar −1.602×10−19 coulomb (atom-altı parçacıklar için kullanılan bir standart yük ünitesidir ve temel yük diye de adlandırılır.) kadar enerji yüklüdür. Bu temel yük 2.2×10−8 kadar bağıl standart belirsizliği vardır. Deneysel doğruluk limitleri içinde elektronun yükü protonun yüküyle aynıdır, fakat zıt işaret ile. Temel yük için e kullanılırken, elektron genellikle e- ile sembolize edilir, buradaki eksi işareti negatif yükü temsil eder. Pozitron e+ ile gösterilir, çünkü elektronla aynı özelliklere sahiptir fakat negatife yerine pozitif yüklüdür.

Elektron içsel açısal momentum ya da 1⁄2 oranında dönmeye sahiptir. Bu özellik (1⁄2 dönmesi olan parçacık) genellikle elektrona işaret eder. Herhangi bir akstaki dönmenin izdüşüm ölçümlerinin sonuçları sadece ±ħ⁄2 olabilirken, böyle parçacıklar için dönme büyüklüğü √3⁄2 ħ’dir. Dönmeye ek olarak elektron dönme aksı boyunca içsel bir manyetik momente sahiptir. Bu yaklaşık olarak fiziksel olarak 9.27400915(23)×10−24 joules per tesla’ya sabit olan bir Bohr magnetonuna eşittir. Dönmenin yönünün elektronun momentumuna göre belirlenmesi helicity (sarmallık) olarak bilinen temel parçacıkların bir özelliğini tanımlar.

Elektronun bilinen bir alt-yapısı yoktur ve noktasal yülü uzamsal olmayan noktasal parçacık olarak kabul edilir. Klasik fizikte bir nesnenin açıksal momentumu ve manyetik momenti onun fiziksel boyutlarına bağlıdır. Bundan dolayı, elektronun sahip olduğu boyutsuzluk özelliği paradoksal ve elektronun sonlu ve sıfırdan farklı yarıçapına işaret eden Peninng kapanındaki deneysel gözlemlerle ters düşüyor gibi gözükebilir. Paradoksal duruma mümkün bir açıklama ‘sanal parçacıklar’ adlı alt başlıkta Foldy-Wouthuysen dönüşümün hesaba katılarak verilmiştir. Elektronun radyanı meselesi modern teorik fiziğin zorlu bir problemidir. Elektronun sonlu bir yarıçapı hipotezinin kabulü, görelilik teorisinin önermeleriyle uyumsuzdur. Diğer yandan, nokta benzeri elektron (sıfır yarıçaplı) sonsuzluğa yönelen elektronun kendi enerjisi nedeniyle ciddi matematiksel zorlular ortaya çıkarıyor. Dmitri Ivanenko ve Arseny Sokolov bu problemleri ayrıntılarıyla incelediler.

Bir Penning kapanındaki tek elektronun gözlemi parçacığın yarıçapının üst limitinin 10−22 metre olduğunu gösterdi. Proton’un yarıçapından fazla, klasik elektron yarıçapı denilen çok daha fazla değeri olan 2.8179×10−15 m’lik bir fiziksel sabit var. Ama terminoloji kuantum mekaniğinin etkilerini göz ardı eden basit bir hesaplamadan geliyor, gerçekte, sözde klasik elektron yarıçapı elektronun doğru temek yapısıyla çok az ilgisi vardır.

Ağır parçacıkların içinde aniden yok olan temek parçacıklar var. Örneğin; muon; elektronun, neutrino’nun ve antineutrino’nun içinde 2.2×10−6 saniyede yok olur. Ama elektron teorik temelde sabit olarak düşünülür; elektron ağırlığı en az olan ağır parçacıktır, sıfırdan farklı elektrik yükü vardır, böylelikle onun yok olması yük değişimine zarar verir. Elektronun ortalama ömrü için deneysel alt sınırı %90 güvenilirlikle 4.6×1026 yıldır.Elektronlar çekirdeğin etrafında saniyede 1.000.000 tur atabilirler. Eğer insanlar böyle bir şey yapabilse ve dünya çekirdek olsa 42.857.100.000 km/sn hızına sahip olmalılardı.Buda ışık hızının yaklaşık 143.000 katıdır.

Tüm parçacıklar gibi, elektronlar da dalga gibi davranabilir. Buna dalga-parçacık ikiliği denir ve çift yarık deneyini kullanarak gösterilebilir.

Elektronun dalga benzeri doğası klasik parçacıklardaki gibi tek yarık yerine, paralel yarıklarından aynı anda geçmesine izin verir. Kuantum mekaniğinde, bir parçacığın dalga benzeri özelliği genellikle Yunan psi (ψ) harfiyle işaret edilen karmaşık değerli fonksiyonu, dalga fonksiyonu ile matematiksel olarak tanımlanabilir. Bu fonksiyonun mutlak değerinin karesi alındığında, bir parçacığın bir lokasyonun yakınında gözlemlenme (olasılık yoğunluğu) ihtimalini verir.

Elektronlar özdeş parçacıklardır çünkü içsel özelliklerine bakarak birbirlerinde ayrılamazlar. Kuantum mekaniğinde, bu etkileşen bir çift elektronun pozisyonlarını sistemin durumunda hiç gözlemlenebilir değişiklik olmadan değiştirebilmesi gerektiği anlamına gelir. Elektronlar dâhil, fermiyonların dalga fonksiyonları anti-simetriktir, bu şu anlama gelir: iki elektron yer değiştirdiğinde, sembol değişir; ψ(r1, r2) = −ψ(r2, r1), denklemde değişenler r1 ve r2 birinci ve ikinci elektronla ilgilidir. Sembol değişiminde mutlak değerleri değişmediğinden, bu eşit ihtimalleri gösterir. Proton gibi bozonlar simetrik dalga fonksiyonlarına sahiptir.

Anti-simetri durumunda, elektronların etkileşimi için dalga eşitliğinin çözümleri bir çiftin aynı yeri veya durumunu kapsaması sıfır ihtimalle sonuçlanır. Bu iki elektronun aynı kuantum durumunu kapsamasını engelleyen Pauili dışlama prensibinden sorumludur. Bu prensip elektronun birçok özelliğini açıklar. Örneğin, bağlı elektronların aynı yörüngede birbirleriyle çakışması yerine, bir atomda farklı yörüngelerde bulunmasına sebep olur.

Fizikçiler boş uzayın devamlı olarak peş peşe birbirlerini hızlıca yok eden elektron ve pozitron gibi sanal parçacık çiftleri yarattığına inanıyorlar. Enerji farklılıklarının birleşiminin yeni parçacıklar üretmesi g