Das Elektron ist ein negativ geladenes subatomares Teilchen, das ein wichtiger Bestandteil der Atome ist, aus denen die gewöhnliche Materie besteht. Das Elektron ist ein fundamentales Teilchen, von dem man nicht annimmt, dass es aus kleineren Bestandteilen zusammengesetzt ist. Die Größe der Ladung des Elektrons wurde viele Jahre lang als die fundamentale Einheit der in der Natur vorkommenden Ladung angesehen. Es wurde angenommen, dass alle elektrischen Ladungen ganzzahlige Vielfache dieser Ladung sind. In jüngster Zeit wurden jedoch zahlreiche Beweise dafür gefunden, dass die als Mesonen und Baryonen klassifizierten Teilchen aus Objekten bestehen, die als Quarks bezeichnet werden und deren Ladung entweder 2/3 oder 1/3 der Ladung des Elektrons beträgt. So sind beispielsweise die Neutronen und Protonen, aus denen die Atomkerne bestehen, Baryonen. Da es den Wissenschaftlern jedoch noch nie gelungen ist, ein isoliertes Quark zu beobachten, kann die Ladung des Elektrons für alle praktischen Zwecke immer noch als die grundlegende Ladungseinheit in der Natur angesehen werden. Die Größe dieser Ladung, die gewöhnlich mit e bezeichnet wird, ist sehr genau gemessen worden und beträgt 1,602177 × 10-19 Coulomb. Die Masse des Elektrons ist selbst nach atomaren Maßstäben klein und beträgt 9,109389 × 10-31 kg (0,5110 M V/c2 e , was nur etwa 1/1836 der Masse des Protons entspricht.
Alle in der Natur vorkommenden Atome haben einen positiv geladenen Kern, um den sich die negativ geladenen Elektronen bewegen. Das Atom ist elektrisch neutral, d.h. die positive elektrische Ladung des Kerns hat die gleiche Größe wie die negative Ladung aller Elektronen. Die Elektronen werden durch die Anziehungskraft, die der positiv geladene Kern auf sie ausübt, im Atom gehalten. Sie bewegen sich sehr schnell um den Kern auf Bahnen, die eine ganz bestimmte Energie haben, und bilden eine Art Elektronenwolke um ihn herum. Einige der Elektronen in einem typischen Atom können sich ganz in der Nähe des Kerns befinden, während andere sich in Abständen befinden können, die viele tausend Mal größer sind als der Durchmesser des Kerns. Somit bestimmt die ElektronenwolkeAbbildung 1. Illustration von Hans & Cassidy. Mit freundlicher Genehmigung der Gale Group.the size of the atom. Es sind die äußersten Elektronen, die das chemische Verhalten der verschiedenen Elemente bestimmen. Die Größe und Form der Elektronenwolken um die Atome kann nur mit Hilfe der Quantenmechanik erklärt werden.
In Metallen sind einige der Elektronen nicht fest an Atome gebunden und können sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes frei durch das Metall bewegen. Dies ist der Grund dafür, dass die meisten Metalle gute Strom- und Wärmeleiter sind.
Die Quantentheorie erklärt auch einige andere recht merkwürdige Eigenschaften von Elektronen. Elektronen verhalten sich so, als würden sie sich drehen, und der Wert des Drehimpulses, der mit diesem Spin verbunden ist, ist festgelegt; daher ist es nicht überraschend, dass sich Elektronen auch wie kleine Magnete verhalten. Die Art und Weise, wie die Elektronen in einigen Materialien, wie z. B. Eisen, angeordnet sind, führt dazu, dass diese Materialien magnetisch sind. Die Existenz des Positrons, des Antiteilchens des Elektrons, wurde 1930 von dem französischen Physiker Paul Dirac vorausgesagt. Zur Vorhersage dieses Antiteilchens verwendete er eine Version der Quantenmechanik, die die Auswirkungen der Relativitätstheorie einbezog. Die Ladung des Positrons hat die gleiche Größe wie die des Elektrons, ist aber positiv. Diracs Vorhersage wurde zwei Jahre später bestätigt, als das Positron von Carl Anderson in einer Nebelkammer, die zur Erforschung der kosmischen Strahlung verwendet wird, experimentell beobachtet wurde. Das Positron existiert in der Gegenwart gewöhnlicher Materie nicht sehr lange, da es bald mit einem gewöhnlichen Elektron in Kontakt kommt und die beiden Teilchen sich annihilieren, wobei ein Gammastrahl mit einer Energie erzeugt wird, die dem Energieäquivalent der beiden Elektronenmassen entspricht, gemäß Einsteins berühmter Gleichung E = mc2.