Obojętny atom posiada tyle samo protonów w jądrze (ładunek dodatni) co elektronów na powłokach (ładunek ujemny). Dostarczenie energii z zewnętrz powoduje wzbudzenie elektronów do wyższych stanów bądź jonizację (uwolnienie elektronu). Zwykle w procesach takich wzbudzane są tylko elektrony z najwyższych stanów, jednak istnieją także zjawiska wzbudzenia elektronów z powłok wewnętrznych (patrz np. ekscyton Mahana - osobliwość w widmie na krawędzi Fermiego, z ang. Fermi-edge singularity).

Elektrony na powłokach atomowych determinują zachowanie pierwiastków w reakcjach chemicznych.

Elektron w fizyce materii skondensowanej

Elektron odgrywa ogromną rolę w zjawiskach materii skondensowanej. Wynika to przede wszystkim stąd, że elektron posiada ładunek elektryczny, a oddziaływania elektromagnetyczne stanowią dominujący czynnik wpływający na własności układów fizycznych w tych zakresach energii i odległości. Dlatego elektron jest pośrednio bądź bezpośrednio obecny w większości zjawisk obserwowanych w fizyce materii skondensowanej.

Elektron w materii skondensowanej podlega oddziaływaniu innych cząstek i zachowuje się trochę inaczej niż elektron swobodny w próżni, ale w wielu problamach fizycznych może być postrzegany jako cząstka swobodna ale o innych parametrach (np. masie) niż rzeczywisty elektron. Tego typu cząstki nazywa się kwazicząstkami.

W fizyce ciała stałego elektrony i oddziaływania elektromagnetyczne są odpowiedzialne za tworzenie się wiązań w kryształach, a tym samym wpływają na właśności sieci krystalicznej.

Przez elektron w fizyce materii skondensowanej (dotyczy to zarówno materii miękkiej i fizyki ciała stałego) rozumie się zwykle kwazicząstkę o zrenormalizowanych własnościach (patrz np. ciecz Fermiego, ciecz Luttingera, stany Pankratowa, funkcja Blocha, masa efektywna). Chcąc wyrażać się ściśle, należałoby mówić np. elektron w ciele stałym, jednak zwykle zakłada się, że fakt mówienia o kwazicząstce wynika z kontekstu, w jakim używa się sformułowania elektron.

Masa efektywna elektronu (elektronu rozumianego jako kwazicząstka) w fizyce materii skondensowanej jest zwykle różna od masy elektronu swobodnego - w większości kryształów na dnie pasma jest ona dużo mniejsza.

Relacja dyspersji elektronu zależy od struktury pasmowej i modelu jaki używany jest do opisu konkretnego zjawiska. W najprostszych modelach przyjmuje się kwadratową zależność dyspersyjną (np. niektóre półprzewodniki) i wprowadza nieparaboliczne poprawki. W metalach, gdzie mamy do czynienia z częściowo wypełnionym pasmem przewodnictwa, bardzo często stosuje się model, w którym relacja dyspersji jest liniowa (liniowe rozwinięcie relacji dyspersji wokół powierzchni Fermiego).

Przybliżenie takie jest słuszne, gdy rozważamy niskoenergetyczne wzbudzenia cząstka-dziura wokół powierzchni Fermiego.

Elektron w fizyce ciała stałego przedstawiany jest w różnych reprezentacjach. Podstawowymi z nich są

• funkcje Blocha
• funkcje Wanniera
• funkcje Luttingera

Efektami, w których manifestują się własności elektronowe w materii skondensowanej są tutaj tunelowanie elektronów wykorzystywane w układach półprzewodnikowych oraz skaningowym mikroskopie tunelowym, ale także wiele innych własności i zjawisk jak

• ferromagnetyzm, antyferromagnetyzm, diamagnetyzm
• nadprzewodnictwo.
• efekt ekscytonowy, polaron
• klasyczny efekt Halla, kwantowy efekt Halla, kwantowy ułamkowy efekt Halla

Elektron w mechanice kwantowej

Elektron ma spin (fizyka) 1/2, jest więc zaliczany do fermionów i podlega statystyce Fermiego-Diraca. Wszystkie elektrony są całkowicie nierozróżnialne. Aby całkowicie opisać elektron, wystarczy podać jego stan kwantowy.

Antycząstką elektronu, tj. odpowiadającą elektronowi cząstką antymaterii, jest antyelektron, zwany krócej pozytonem (a często również elektronem dodatnim). Jeżeli spotka się elektron z antyelektronem dochodzi do anihilacji, w wyniku której ginie elektron i pozyton, a powstają dwa fotony promieniowania gamma (γ) o energii 0,511 MeV. Podczas zderzenia fotonu gamma o takiej lub większej energii może zajść zjawisko odwrotne: kwant gamma zostaje pochłonięty, a pojawia się pozyton i elektron.

Elektron w elektrodynamice kwantowej

Reakcje jądrowe z udziałem elektronu

Klasyczny opis elektronu

Elektron w chemii

Elektron w Teorii Standardowej i Modelu Standardowym

W Modelu Standardowym elektron jest cząstką elementarną pierwszej generacji i tworzy dublet z neutrinem elektronowym.

Elektron w klasyfikacji cząstek subatomowych jest zaliczany do leptonów. Elektron wchodzi w interakcje z innymi leptonami poprzez oddziaływania elektromagnetyczne i słabe.

Elektron w technice

Zgodnie z teorią fal materii elektron może być postrzegany jako odpowiadająca mu fala materii. Może ona podlegać dyfrakcji i interferencji na przeszkodach. Ze względu na długość fali, znacznie mniejszą od długości fali świetlnej, elektrony nadają się doskonale jako czynnik przenoszący informację w mikroskopach. Mikroskop, w którym odpowiednikiem światła są elektrony, nazywa się mikroskopem elektronowym.

Makroskopowe zjawiska z udziałem elektronu

Poruszające się elektrony najczęściej w wyniku przyłożenia napięcia elektrycznego, to prąd elektryczny.

Zobacz też

cząstki elementarne | Elektryczność

Elektron | إلكترون | Electrón | Elektron | Elektron | Електрон | Electró | Elektron | Elektron | Elektron | Elektron | Ηλεκτρόνιο | Electron | Electrón | Elektrono | الکترون | Électron | Leictreon | Electrón | 전자 | Elektron | Elektrono | Elektron | Electron | Rafeind | Elettrone | אלקטרון | Electron | Elektrons | Elektronas | Eléktron | Elektron | Електрон | Elektron | 電子 | Elektron | Elektron | Elektron | Elétron | Electron | Электрон | Electron | Elektrón | Elektron | Електрон | Éléktron | Elektroni | Elektron | อิเล็กตรอน | Điện tử | Elektron | Elektron | 电子