rpıştığı zaman, iki parçacık da gamma ışını fotonu üreterek tamamen yok olurlar.

Antik Yunanlar kürk ile sürtülünce kehribarın küçük nesneleri çektiğini fark ettiler. Şimşekle birlikte bu fenomen insanlığın elektrikle kayıtlara geçmiş ilk deneyimidir. 1600de De Magnete eserinde, İngiliz bilim adamı William Gilbert sürtülünce küçük nesneleri çekme özelliğini anlatan Latince ‘electricus’ terimini türetti. ‘Electric’ ve ‘electricity’ kelimeleri Yunanca kehribar ἤλεκτρον(elektron) kelimesinden gelen Latince ‘electrum’ (aynı ismin bileşiminin kökeni de)kelimesinden türetilmiştir.

1700’lerin başında, Francis Hauksbee ve Fransız kimyası Charles Francois de Fay bağımsız olarak inandıkları iki tür sürtünmeli elektrik keşfettiler, biri sürtülen cam, diğeri sürtülen reçine. Buradan, Du Fay elektriğin sürtünme ile ayrılan ve birleştirildiğinde nötrlenen iki tür elektriksel akış, vitreous and resinous, içerdiğini teorileştirdi. Bir 10 yıl sonra, Benjamin Franklin elektriğin iki farklı iki tür akıştan gelmediğini, aynı akış fakat farklı basınlar altında olduğunu açıkladı. Onlara modern yüklerini verdi, sırayla pozitif ve negatif’in isimlendirilmesi. Franklin yükün taşıyıcısını pozitif olmak olarak düşündü, ama doğru olarak hangi durum yük taşıyıcısının fazlası ve hangi durum yük taşıyıcısının eksiği olduğunu belirleyemedi.

1838 ve 1852 arasında, İngiliz doğa filozofu Richard Laming atom’un elektrik yükü ünitelerine sahip atom-altı parçacıklar tarafından çevrelenmiş maddenin özünün birleşimi olduğu fikrini geliştirdi. 1846’dan başlayarak, Alman fizikçi William Weber elektriğin pozitif ve negatif yüklü akışın bir birleşimi olduğunu ve bunların etkileşiminin ters kare kanunu ile yönetildiğini teorileştirdi. 1872'de elektroliz fenomenine çalıştıktan sonra, İrlandalı fizikçi, George Johnstone Stoney elektriğin tek kesin özelliği, tek değerli iyonun yükü, olduğunu önerdi. Faraday’ın elektroliz kanunu aracılığıyla bu temel yük e ‘nin değerini tahmin edebildi. Ama Stoney bu yüklerin atomlara sabitlenmiş olduğuna ve ayrılamayacağına inanıyordu. 1881’de, Alman fizikçi Hermann von Helmholtz hem pozitif hem negatif yüklerin ‘elektriğin atomları gibi davranan’ temel parçalara ayrılabileceğini savundu.

1891’de Stoney electron terimini bu temel yükleri adlandırmak için kullandı, sonraları 1894’deki yazısında: “… electron adını önermeye teşebbüs ettiğim elektriğin bu en dikkat çekici, temel ünitesinin gerçek miktarının bir tahmini yapıldı”. Elektron kelimesi electr(ic) ve (i)on kelimelerinin bir birleşimidir. Şimdi atom-altı parçacıkları tanımlamak için kullanılan ‘–on’ ekli dolayısıyla elektron kelimesinden türetilmiştir.

Alman fizikçi Johann Wilhelm Hittorf seyreltilmiş gazlarda elektriksel iletkenlik üzerine çalıştı: 1869’da, gaz basıncındaki azalmayla boyu olarak büyüyen katottan çıkan bir ışıldama fark etti. 1876’da Alman fizikçi Eugen Goldstein bu ışıldamadaki ışınların gölge oluşturduğunu gösterdi ve bu ışınlara katot ışını unvanını verdi. 1870’ler boyunca, İngilizce kimyacı ve fizikçi Sir William Crookes içerisine vakumlamak için ilk katot tüpünü geliştirdi. Sonra, bu tüpten çıkan ışıldanımdaki ışınların enerji taşıdığını ve katottan anoda doğru hareket ettiğini gösterdi. Dahası, bir manyetik alan uygulayarak, ışınları saptırmayı başardı, böylece bu demetin negatif yükle yüklenmiş gibi hareket ettiğini göstermiş oldu. 1879’da, radyant madde olarak tanımladığı şeyle bu özelliklerin açıklanabileceğini söyledi. Maddenin 4 durumu olduğunu-negatif yükle yüklenmiş olan yüksek hızla katottan tasarlanmış moleküller dâhil- olduğunu söyledi.

Almanya doğumlu İngiliz fizikçi Arthut Schuster katot ışınlarına paralel iki metal levha yerleştirerek levhalar aranda bir elektriksel potansiyel uygulayarak Crookes’in deneyini geliştirdi. Alan ışınları pozitif yükle yüklenmiş levhaya doğru ışınları saptırdı ki bu ışınların negatif enerji taşıdığın kanıtı oldu. Akımın verilen seviyesi için sapma miktarını ölçerek 1890’da Schuster ışın bileşenlerinin yük-kütle oranını tahmin etmeyi başardı. Ama bu üretilen değer beklenenin bin katından fazlaydı, bu yüzden onun hesaplamasına pek itimat edilmedi.

1892’de Hendrik Lorentz bu parçacıkların (elektronların) kütlesinin onların elektriksel yükünün bir sonucu olabileceğini önerdi.

1896’da İngiliz fizikçi J.J. Thomson iş arkadaşları John.S. Townsen ve H.A. Wilson ile öncesinde inanıldığından ziyade katot ışınlarının dalga, atom veya molekülden özgün olduğunu belirten bir deney yaptılar. Thomson katot ışın parçacıklarının bilinen en hafif iyon olan hidrojeninkinin binde biri olan kütlesinin ve yükünün düzgün bir tahminini yaptı. Yükünün kütlesine oranının (e/m) katot materyalinden bağımsız olduğunu gösterdi. Devamında, radyoaktif materyaller, sıcak materyaller ve aydınlatılmış materyaller tarafından üretilen negatif yüklü parçacıklar evrenseldi. Elektron ismi tekrar İrlandalı fizikçi George F. Fitzgerald tarafından bu parçacıklar için önerildi ve evrensel olarak kabul edildi.

1896’da Fransız fizikçi Henri Becquerel, flüoresan minerallere çalışırken, onların hiçbir dışsal enerji kaynağına maruz kalmadan radyasyon yaydığını keşfetti. Bu radyoaktif materyaller onların parçacık yaydığını keşfeden Yeni Zelandalı bilim adamı Ernest Rutherford dâhil olmak üzere birçok bilim adamının ilgisini çekti. Bunları maddeye nüfus etme özelliklerine göre alfa ve beta olarak belirledi.1900’de Becquerel radyum tarafından yayılan beta ışınlarının elektriksel alanı saptırabileceğini ve kütle-yük oranının katot ışınlarındakinin aynısı olduğunu gösterdi. Bu kanıt elektronların atomların bileşenleri olduğu fikrini güçlendirdi.

Sonuçları 1911’de yayımlanan, ABD'li fizikçiler Rober Milikan ve Harvey Fletcher tarafından yapılan yağ damlası deneyince elektronların yükleri daha dikkatlice ölçüldü. Bu deneyde yüklü yağ damlacığının yerçekimi yüzünden düşmesini enlemek için elektriksel alan kullandı. Bu araçla %0,3’ten az bir hata payıyla, 1-150 kadar az iyonun elektriksel yükü ölçülebilir. Benzer deneyler de elektroliz tarafından yönetilen yüklü su damlacıkları bulutları kullanarak Thomson’ın ekibi tarafından daha önce yapılmıştı ve 1911’de Abram Ioffe tarafından metallerin yüklü mikro-parçacıklarını kullanan Milikan ile aynı sonuca bağımsız olarak ulaştı ve sonuçları 1913’te yayımladı. Ama yavaş buharlaşma oranı yüzünden, yağ damlacıkları su damlacıklarından daha kararlıdır ve bu yüzden duyarlı deneyler için uzun yıllardan beri daha uygundur.

Yirminci yüzyılın başlarında belli koşullar altında hızlı hareket eden yüklü parçacığın yolu boyunca aşırı doymuş su buharı yoğunluğuna neden olduğunu bulundu. 1911’de Charles Wilson bu prensibi bulut odacığını tasarlamak için kullandı ve böylelikle hızlı hareket eden elektronlar gibi, yüklü parçacıkların parçaları fotoğrafladı.

1914’e kadar, Ernest Rutherford, Henry Moseley, James Franck ve Gustav Hertz tarafından yapılan deneylerle, bir atomun yapısı düşük kütleli elektronla çevrili pozitif yüklerin yoğun bir çekirdeği olarak tanımlandı. 1913’de Danimarkalı fizikçi Niels Bohr, elektronların çekirdekle ilgili elektron yörüngelerinin açısal momentumlarıyla belirlenen enerjiyle beraber belli bir dereceye kadar enerji içeren durumlarda bulunduğunu kabul etti. Elektronlar belli sıklıklardaki protonların emisyon veya soğrulması ile bu durumlar ve yörüngeler arasında hareket edebilir. Bu nicemlenmiş yörüngeler aracılığıyla, hidrojen atomunun bu spektral çizgilerini açıkladı. Ama Bohr’un modeli bu spektral çizgilerin yoğunluğunu hesap etmekte yanıldı ve daha karmaşık atomların spektrumunu açıklamakta başaralı olamadı.

Atomların arasındaki kimyasal bağlar 1916 yılında iki atomun arasındaki kovalent bağın aralarında paylaştıkları atomlar çiftleri tarafından korunduğunu ileri süren Gilbert Newton Lewis tarafından açıklandı. Sonra 1927’de Walter Heitler ve Fritz Londan elektron çiftleri kurulumu ve kimyasal bağların kuantum mekaniği bağlamında tam açıklamasını verdi. 1919’da Amerikan kimyacı İrving Langmuirel Lewis’in statik atom modelini detaylı olarak inceledi ve elektronların ardışık konsentirik küresel kabuklara dağılmış olduğunu belirtti. Kabuklar dolayısıyla onun tarafından her biri bir çift elektron içeren bit miktar hücreye bölündü. Bu modelle Langmuir niteliksel olarak genellikle kendilerini periyodik kurallara göre tekrar eden periyodik tablodaki bütün elementlerin kimyasal özelliklerini açıklamayı başardı.

1924’de Avusturyalı fizikçi Wolfgang Pauli atomların kabul benzeri yapılarının her durum birden fazla elektron tarafından belirlenmedikçe her kuantum enerji durumunu tanımlayan 4 set parametreyle açıklanabileceğini gözlemledi. (Bu aynı kuantum enerji durumunu kaplayan birden fazla elektrona karşı yasaklama Paul’un dışlama ilkesi olarak biliniyor). İki farkı mümkün değere sahip 4. parametreyi açıklamak için kullanılan fiziksel mekanizma Hollandalı fizikçiler olan Samuel Goudsmit ve George Uhlenbeck tarafından sağlandı. 1925’te Goudsmit ve Uhlenbeck yörüngenin açısal momentumuna ek olan bir elektronun bir içsel açısal momentumu ve manyetik iki kutup hareketi olduğunu belirtti. İçsel açısal momentum dönme olarak bilinir ve yüksek çözünürlüklü spektrografla gözlemlenen spektral çizgilerin önceki gizemli bölünmesini açıkladı: bu fenomen ince yapı bölünmesi olarak bilinir.

Fransız fizikçi Louis de Broglie 1924 Recherches sur la théorie des quanta (Kuantum Teorisi üzerine Araştırma)’da bütün maddelerin ışık gibi bir de Broglie dalgasına sahip olduğunu hipotezleştirdi. Bu uygun koşullar altında elektronların ve diğer maddelerin ya dalga ya da parçacık özelliğini göstermesidir. Parçacığın parçacıksal özellikleri verilen anda onun eğik hareketi boyunca uzamda yerleştirildiği pozisyonu olduğu gösterilince ortaya çıkar. Dalga benzeri doğası, örneğin, ışık demeti paralel yarıklar boyunca geçince ve girişim modeli yaratınca gözlemlenir. 1927’de girişim efekti İngiliz fizikçi George Paget Thomson ince bir metal şerit kullanarak ve Amerikan fizikçiler Clinton Davisson ve Lester Germer nikel kristali kull