Lelectró (e− o β−) és una partícula subatòmica amb una càrrega elèctrica elemental negativa. És un leptó de primera generació i, com que no té cap component o subestructura que es conegui, se sol considerar una partícula elemental. La seva massa és aproximadament 1/1.836 vegades la del protó. El moment angular (espín) intrínsec de l'electró és un valor semienter en unitats de ħ, la qual cosa significa que és un fermió. La seva antipartícula s'anomena positró: és idèntica excepte pel fet que té càrregues —entre elles, l'elèctrica del signe oposat. Quan un electró col·lideix amb un positró, les dues partícules poden resultar totalment anihilades i produir fotons de raigs gamma.
Els electrons, que pertanyen a la primera generació de la família de partícules dels leptons, participen en les interaccions fonamentals gravitatòria, electromagnètica i nuclear feble. Com tota la matèria, tenen propietats mecanicoquàntiques tant de partícules com d'ones, de tal manera que poden col·lidir amb altres partícules i poden ser difractades com la llum. Aquesta dualitat es demostra d'una millor manera en experiments amb electrons a causa de la seva ínfima massa. Com que un electró és un fermió, de cap manera dos electrons poden ocupar el mateix estat quàntic, segons el principi d'exclusió de Pauli.
El concepte d'una quantitat indivisible de càrrega elèctrica fou teoritzat per explicar les propietats químiques dels àtoms; el primer a treballar-ho fou el filòsof naturalista britànic Richard Laming l'any 1838. El nom «electró» per aquesta càrrega fou introduït el 1894 pel físic irlandès George Johnstone Stoney. L'electró fou identificat com una partícula l'any 1897 per Joseph John Thomson i el seu equip de físics britànics.
En molts fenòmens físics, com ara l'electricitat, el magnetisme o la conductivitat tèrmica, els electrons tenen un paper essencial. Un electró que es mou amb relació a un observador genera un camp elèctric i és desviat per camps magnètics externs. Quan s'accelera un electró, pot absorbir o radiar energia en forma de fotons. Els electrons, juntament amb nuclis atòmics formats de protons i neutrons, formen els àtoms; tanmateix, els electrons contribueixen amb menys d'un 0,06% a la massa total d'aquests. La mateixa força de Coulomb que causa l'atracció entre protons i electrons també fa que els electrons quedin enllaçats. L'intercanvi o compartició d'electrons entre dos o més àtoms és la causa principal de l'enllaç químic.
Els electrons poden ser creats mitjançant la desintegració beta d'isòtops radioactius i en col·lisions d'alta energia com, per exemple, l'entrada d'un raig còsmic a l'atmosfera. D'altra banda, poden ser destruïts per anihilació amb positrons, i poden ser absorbits durant la nucleosíntesi estel·lar. Existeixen instruments de laboratori capaços de contenir i observar electrons individuals així com plasma d'electrons; a més, alguns telescopis poden detectar plasma d'electrons a l'espai exterior. Els electrons tenen moltes aplicacions, entre elles l'electrònica, la soldadura, els tubs de raigs catòdics, els microscopis electrònics, la radioteràpia, els làsers, els detectors d'ionització gasosa i els acceleradors de partícules.
Història
miniatura|Ambre Els grecs antics es van adonar que l'ambre atreia petits objectes quan se'l fregava contra pelatge. Juntament amb el llamp, aquest fenomen és una de les primeres experiències conegudes dels humans amb l'electricitat. En el seu tractat de 1600 De Magnete, el científic anglès William Gilbert va definir el terme neollatí electricus per referir-se a la propietat d'un objecte d'atraure petits objectes després de ser fregat. Tant les paraules «elèctric» com «electricitat» deriven del llatí electrum, que al seu torn prové de la paraula grega «ήλεκτρον» («ēlektron»), que significa 'ambre'.
Als inicis dels anys 1700, Francis Hauksbee i Charles François de Cisternay du Fay van descobrir, cadascun per la seva banda, el que creien que eren dos tipus d'electricitat friccional: un generat pel fregament amb vidre, i l'altre pel fregament amb resina. A partir d'això, Du Fay va teoritzar que l'electricitat consistia en dos fluids elèctrics, el «vitri» i el «resinós», que estaven separats per la fricció i que es neutralitzaven l'un a l'altre quan eren combinats. Una dècada més tard, Benjamin Franklin proposà que l'electricitat no provenia de dos tipus diferents de fluid elèctric sinó d'un mateix fluid a pressions diferents; els donà la nomenclatura de càrrega moderna de «positiva» i «negativa», respectivament. Franklin pensava que el portador de càrrega era positiu, però no va identificar correctament quina situació reflectia un excedent del portador de càrrega i quina era un dèficit.
Entre el 1838 i el 1851, el filòsof naturalista britànic Richard Laming va desenvolupar la idea que un àtom estava compost d'un nucli de matèria envoltat per partícules subatòmiques amb càrrega elèctrica. A partir del 1846, el físic alemany William Weber teoritzà que l'electricitat estava composta de fluids carregats positivament i negativament, i que la seva interacció estava governada per la llei de l'invers del quadrat. Més tard, després d'estudiar el fenomen de l'electròlisi, el físic irlandès George Johnstone Stoney va suggerir que existia una «única quantitat definida d'electricitat», la càrrega d'un ió monovalent; fou capaç d'estimar el valor d'aquesta càrrega elemental e mitjançant les lleis de Faraday de l'electròlisi. Tanmateix, Stoney creia que aquestes càrregues estaven lligades permanentment a àtoms i que no podien ser remogudes. El 1881, el físic alemany Hermann von Helmholtz argumentà que tant les càrregues positiva com negativa estaven dividides en parts elementals, cadascuna de les quals es comportava com a «àtoms d'electricitat».
El 1894, Stoney va establir el terme anglès «electron» per descriure aquests canvis elementals: «[…] es feu una estimació de la quantitat real d'aquesta unitat d'electricitat fonamental, que és la més remarcable, per la qual m'he aventurat a suggerir el nom electron». La paraula «electró», que deriva de l'anglès, és una combinació de la paraula «electricitat» i del sufix grec –tron ('el mitjà pel qual es fa').
Descobriment miniatura|Feix d'electrons desviats en un cercle mitjançant un camp magnètic
El físic alemany Johann Wilhelm Hittorf emprengué l'estudi de la conductivitat elèctrica de gasos enrarits. El 1869, va descobrir una brillantor emesa des del càtode que augmentava de mida quan el gas disminuïa de pressió. El 1876, el també físic alemany Eugen Goldstein va mostrar que els raigs d'aquesta brillantor projectaven una ombra, i va anomenar aquests raigs «raigs catòdics».Dahl (1997:55-58). Durant la dècada de 1870, el químic i físic anglès Sir William Crookes va desenvolupar el primer tub de raigs catòdics amb un buit elevat (buit amb pressió en el rang de 100 mPa a 100 nPa). Llavors va mostrar que els raigs luminescents que apareixien dins del tub portaven energia i que anaven del càtode a l'ànode. A més a més, aplicant un camp magnètic, Crookes va ser capaç de desviar els rajos, amb la qual cosa demostrà que el feix es comportava com si estigués carregat negativament.Dahl (1997:64-78). El 1879 va proposar que aquestes propietats es podien explicar amb el que ell anomenà «matèria radiant». Va suggerir que es tractava del quart estat de la matèria, que consistia en molècules carregades negativament que eren projectades a alta velocitat des del càtode.
El físic britànic nascut a Alemanya Arthur Shuster va continuar els experiments iniciats per Crookes col·locant plaques de metall paral·leles als raigs catòdics i aplicant un potencial elèctric entre elles. El camp desviava els raigs cap a la placa carregada positivament, la qual cosa evidenciava encara més que els rajos portaven una càrrega negativa. En mesurar la quantitat de desviació causada per un cert nivell de corrent elèctric, el 1890 Schuster fou capaç de determinar la proporció massa-càrrega dels components dels raigs. Tanmateix, va aconseguir un valor que era més de mil vegades l'esperat, per la qual cosa, en aquella època, no es va donar gaire crèdit als seus càlculs.Dahl (1997:99).
El 1896, el físic britànic Joseph John Thomson, juntament amb els seus col·legues John Sealy Townsend i Harold Albert Wilson, va dur a terme experiments que indicaren que els raigs catòdics eren realment partícules independents i no pas ones, àtoms o molècules, tal com es creia anteriorment. Thomson va fer bones estimacions tant de la càrrega e com de la massa m, i trobà que les partícules dels raigs catòdics, que anomenava «corpuscles», potser tenien una mil·lèsima part de la massa de l'ió menys massiu conegut, l'ió hidrogen. Va mostrar que la seva proporció càrrega-massa (e/m) era independent del material del càtode. Més tard va demostrar que les partícules carregades negativament produïdes per materials radioactius, per materials escalfats i per materials il·luminats eren universals. El nom d'«electró» per aquestes partícules fou proposat de nou pel físic irlandès George FitzGerald i, des de llavors, el mot ha aconseguit l'acceptació arreu.
miniatura|Robert Millikan mesurà amb precisió la càrrega de l'electró mitjançant el seu experiment de la gota d'oli.
El 1896, mentre estudiava els minerals naturalment fluorescents, el físic francès Henri Becquerel descobrí que aquests emetien radiació sense estar exposats a cap font d'energia externa. Aquests materials radioactius van esdevenir tema d'estudi d'interès de molts científics, entre ells el físic neozelandès Ernest Rutherford, que va descobrir que emetien partícules. Va designar aquestes partícules «alfa» i «beta» segons la seva capacitat de penetrar la matèria. El 1900, Becquerel va demostrar que els raigs beta emesos pel radi podien ser desviats per un camp elèctric, i que la seva proporció massa-càrrega era la mateixa que la dels raigs catòdics. Aquesta evidència va reforçar la idea que els electrons existien en forma de components dels àtoms.Buchwald and Warwick (2001:90–91).
La càrrega de l'electró fou mesurada amb més cura pels físics estatunidencs Robert Millikan i Harvey Fletcher mitjançant el seu experiment de la gota d'oli (1909), els resultats del qual foren publicats el 1911. Aquest experiment feia servir un camp elèctric per evitar que una gota d'oli carregada caigués com a resultat de la gravetat. L'aparell era capaç de mesurar la càrrega elèctrica tan petita com d'1-150 ions amb un marge d'error del 0,3%. Alguns experiments similars havien estat duts a terme anteriorment per l'equip de Thomson fent servir núvols de gotes d'aigua carregades generats per electròlisi,Dahl (1997:122-185). i el mateix 1911 per Abram Ioffe el qual, de manera independent, va obtenir el mateix resultat que Millikan fent servir micropartícules de metalls carregades; va publicar els seus resultats el 1913. Publicació original en rus: Tanmateix, les gotes d'oli eren més estables que les d'aigua perquè la seva taxa d'evaporació és menor, la qual cosa feia que fossin més adequades per dur a terme aquest tipus d'experiments que duraven llargs períodes.
Cap al començament del es va descobrir que, sota certes condicions, una partícula carregada que es movia ràpidament causava una condensació de vapor d'aigua supersaturat al llarg del seu camí. El 1911, Charles Wilson va fer servir aquest principi per concebre la seva cambra de boira, la qual permetia fotografiar els camins traçats per càrregues carregades tals com electrons.
Teoria atòmica miniatura|El model de Bohr de l'àtom, que mostra els estats d'un electró amb energia quantificada pel nombre n. Un electró que cau a una òrbita inferior emet un fotó igual a la diferència d'energia entre les òrbites.