Electrón


En física, el electrón (del griego clásico ἤλεκτρον ḗlektron 'ámbar'), comúnmente representado por el símbolo e, es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa.[8]​ Un electrón no tiene componentes o subestructura conocidos; en otras palabras, generalmente se define como una partícula elemental. En la teoría de cuerdas se dice que un electrón se encuentra formado por una subestructura (cuerdas).[2]​ Tiene una masa que es aproximadamente 1836 veces menor que la del protón.[9]​ El momento angular (espín) intrínseco del electrón es un valor semientero en unidades de ħ, lo que significa que es un fermión. Su antipartícula es denominada positrón: es idéntica excepto por el hecho de que tiene cargas —entre ellas, la eléctrica— de signo opuesto. Cuando un electrón colisiona con un positrón, las dos partículas pueden resultar totalmente aniquiladas y producir fotones de rayos gamma.

Los electrones, que pertenecen a la primera generación de la familia de partículas de los leptones,[10]​ participan en las interacciones fundamentales, tales como la gravedad, el electromagnetismo y la fuerza nuclear débil.[11]​ Como toda la materia, poseen propiedades mecánico-cuánticas tanto de partículas como de ondas, de tal manera que pueden colisionar con otras partículas y pueden ser difractadas como la luz. Esta dualidad se demuestra de una mejor manera en experimentos con electrones a causa de su ínfima masa. Como los electrones son fermiones, dos de ellos no pueden ocupar el mismo estado cuántico, según el principio de exclusión de Pauli.[10]

El concepto de una cantidad indivisible de carga eléctrica fue teorizado para explicar las propiedades químicas de los átomos. El primero en trabajarlo fue el filósofo naturalista británico Richard Laming en 1838.[4]​ El nombre electrón para esta carga fue introducido en 1894 por el físico irlandés George Johnstone Stoney. Sin embargo, el electrón no fue identificado como una partícula hasta 1897 por Joseph John Thomson y su equipo de físicos británicos.[6][12][13]


Haz de electrones dentro de un tubo de rayos filiformes siendo desviados siguiendo una trayectoria circular mediante un campo magnético homogéneo.[24][25]
Robert Millikan
Tres círculos concéntricos alrededor de un núcleo, con un electrón que se mueve desde la segunda hasta el primer círculo y la liberación de un fotón
El modelo de Bohr del átomo, muestra estados de electrón con energía cuantificado por el número n. Una caída de electrones a una órbita más baja emite un fotón igual a la diferencia de energía entre las órbitas.
En mecánica cuántica, el comportamiento de un electrón en un átomo se describe por un orbital, que es una distribución de probabilidad más que una órbita. En la figura, el sombreado indica la probabilidad relativa de «encontrar» el electrón en este punto cuando se tiene la energía correspondiente a los números cuánticos dados.
El Modelo Estándar de partículas elementales: 12 fermiones fundamentales y 4 bosones fundamentales. Por favor, nótese que las masas de algunas partículas son sujetas a evaluaciones periódicas por la comunidad científica. Los valores actuales reflejados en este gráfico son de 2008 y puede que no hayan sido ajustadas desde ese momento. Para el último consenso, visite el Particle Data Group.
Ejemplo de una función de onda antisimétrica para un estado cuántico de dos fermiones idénticos en una caja de 1 dimensión. Si las partículas conmutan las posiciones, la función de onda invierte su signo.
Una representación esquemática de pares electrón-positrón virtuales que aparecen de forma aleatoria cerca de un electrón (abajo a la izquierda)
Animación que muestra dos átomos de oxígeno fusionándose para formar una molécula de O2 en su estado cuántico fundamental. Las nubes de color representan los orbitales atómicos. Los orbitales 2s y 2p de cada átomo se combinan para formar los orbitales σ y π de la molécula, que la mantienen unida. Los orbitales 1s, más interiores, no se combinan y permiten distinguir a cada núcleo.
Una partícula con carga q (a la izquierda) se mueve con velocidad v a través de un campo magnético B que se orienta hacia el espectador. Para un electrón, q es negativa por lo que sigue una trayectoria curvada hacia la parte superior.
Aquí, un electrón e desviado por el campo eléctrico de un núcleo atómico produce prenorradiación. El cambio de energía E2E1 determina la frecuencia f del fotón emitido.
Una tabla de cinco filas y cinco columnas, con cada célula de retratar una probabilidad un código de colores
Densidades de probabilidad para los primeros átomos orbitales de hidrógeno, visto en sección transversal. El nivel de energía de un electrón ligado determina el orbital que ocupa, y el color refleja la probabilidad de encontrar el electrón en una posición dada.
Un rayo consiste básicamente de un flujo de electrones.[110]​ El potencial eléctrico necesario para que exista el rayo puede ser generado para un efecto triboeléctrico.[111][112]
La trama comienza en cero y curvan bruscamente hacia la parte superior derecha
Factor de Lorentz como una función de la velocidad. Se inicia en el valor 1 y se va hasta el infinito tantas v como enfoques c.
Un fotón golpea el núcleo de la izquierda, resultando que el electrón y el positrón se muevan hacia la derecha
Producción de pares causada por la colisión de un fotón con un núcleo atómico.
El árbol ramificado que representa la producción de partículas
Una ducha al aire ampliado generada por un rayo cósmico energético que golpea la atmósfera de la Tierra
Las auroras están causadas principalmente por electrones energéticos precipitándose en la atmósfera.[144]
A violet beam from above produces a blue glow about a Space shuttle model
Un haz de electrones es dirigido hacia una maqueta del transbordador espacial dentro de un túnel de viento de la NASA para simular el efecto de ionización de los gases durante la reentrada atmosférica.[153]