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Électron, particule subatomique stable la plus légère connue. Il porte une charge négative de 1,602176634 × 10-19 coulomb, qui est considérée comme l’unité de base de la charge électrique. La masse au repos de l’électron est de 9,1093837015 × 10-31 kg, soit seulement 1/1,836 de la masse d’un proton. Un électron est donc considéré comme presque sans masse par rapport à un proton ou un neutron, et la masse de l’électron n’est pas incluse dans le calcul du nombre de masse d’un atome.
L’électron a été découvert en 1897 par le physicien anglais J.J. Thomson lors d’investigations sur les rayons cathodiques. Sa découverte des électrons, qu’il a d’abord appelés corpuscules, a joué un rôle central en révolutionnant la connaissance de la structure atomique. Dans des conditions ordinaires, les électrons sont liés aux noyaux chargés positivement des atomes par l’attraction entre des charges électriques opposées. Dans un atome neutre, le nombre d’électrons est identique au nombre de charges positives du noyau. Cependant, tout atome peut avoir plus ou moins d’électrons que de charges positives et donc être chargé négativement ou positivement dans son ensemble ; ces atomes chargés sont appelés ions. Tous les électrons ne sont pas associés à des atomes ; certains se trouvent à l’état libre avec les ions sous la forme de matière connue sous le nom de plasma.
Au sein d’un atome donné, les électrons se déplacent autour du noyau selon une disposition ordonnée d’orbitales, l’attraction entre les électrons et le noyau l’emportant sur la répulsion entre les électrons qui, sinon, les ferait voler en éclats. Ces orbitales sont organisées en coquilles concentriques allant du noyau vers l’extérieur, avec un nombre croissant de sous-coquilles. Les électrons des orbitales les plus proches du noyau sont retenus le plus étroitement ; ceux des orbitales les plus éloignées sont protégés par des électrons intermédiaires et sont les plus lâchement retenus par le noyau. En se déplaçant au sein de cette structure, les électrons forment un nuage diffus de charge négative qui occupe la quasi-totalité du volume de l’atome. L’arrangement structurel détaillé des électrons dans un atome est appelé configuration électronique de l’atome. La configuration électronique détermine non seulement la taille d’un atome individuel mais aussi la nature chimique de l’atome. La classification des éléments dans des groupes d’éléments similaires dans le tableau périodique, par exemple, est basée sur la similitude de leurs structures électroniques.
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Dans le domaine de la physique des particules, il existe deux façons de classer les électrons. L’électron est un fermion, un type de particule nommé d’après les statistiques de Fermi-Dirac qui décrivent son comportement. Tous les fermions sont caractérisés par des valeurs demi-entières de leur spin, où le spin correspond au moment angulaire intrinsèque de la particule. Le concept de spin est incorporé dans l’équation d’onde de l’électron formulée par P.A.M. Dirac. L’équation d’onde de Dirac prédit également l’existence de la contrepartie antimatière de l’électron, le positron. Au sein du groupe de particules subatomiques des fermions, l’électron peut être classé comme un lepton. Un lepton est une particule subatomique qui ne réagit que par les forces électromagnétique, faible et gravitationnelle ; il ne répond pas à la force forte à courte portée qui agit entre les quarks et lie les protons et les neutrons dans le noyau atomique.