Elektron: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Menolak perubahan teks terakhir (oleh 114.124.177.76) dan mengembalikan revisi 17221290 oleh 182.1.112.153 Tag: Pengembalian manual |
Add 4 books for Wikipedia:Pemastian (20241213sim)) #IABot (v2.0.9.5) (GreenC bot |
||
| (29 revisi perantara oleh 14 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
{{Infobox Partikel
| bgcolour =
| name = Elektron
| image = [[Berkas:HAtomOrbitals.png|280px]]
| caption = Perkiraan teoretis rapatan elektron untuk atom Hidrogen dalam beberapa orbit elektron
| num_types
| composition = [[Partikel dasar]]
| family = [[Fermion]]
Baris 21:
'''Elektron''' adalah [[fisika partikel|partikel]] subatom yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis sebagai '''e<sup>-</sup>'''. Elektron tidak memiliki komponen dasar ataupun substruktur apapun yang diketahui, sehingga ia dipercayai sebagai [[partikel elementer]].<ref name="prl50"/> Elektron memiliki [[massa]] sekitar 1/1836 massa [[proton]].<ref name=nist_codata_mu/> [[Momentum sudut]] ([[spin]]) instrinsik elektron adalah setengah nilai integer dalam satuan [[konstanta Planck|''ħ'']], yang berarti bahwa ia termasuk [[fermion]]. [[Antipartikel]] elektron disebut sebagai [[positron]], yang identik dengan elektron, tetapi bermuatan positif. Ketika sebuah elektron bertumbukan dengan [[positron]], keduanya kemungkinan dapat saling [[hamburan Bhabha|berhambur]] ataupun [[pemusnahan|musnah]] total, menghasilkan sepasang (atau lebih) [[foton]] [[sinar gama]].
Elektron, yang termasuk ke dalam [[generasi (fisika partikel)|generasi]] keluarga partikel [[lepton]] pertama,<ref name="curtis74"/> berpartisipasi dalam interaksi [[gravitasi]], interaksi [[gaya elektromagnetik|elektromagnetik]] dan [[interaksi lemah]].<ref name="anastopoulos1">{{cite book
|first=Charis
|year=2008
|title=Particle Or Wave: The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics
|pages=236–237
|url=http://books.google.com/books?id=rDEvQZhpltEC&pg=PA236 |publisher=[[Princeton University Press]]
|isbn=0691135126
|access-date=2010-04-12
|archive-date=2023-03-27
|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121700/https://books.google.com/books?id=rDEvQZhpltEC&pg=PA236&hl=en
|dead-url=no
}}</ref> Sama seperti semua materi, elektron memiliki sifat bak partikel maupun bak gelombang ([[dualitas gelombang-partikel]]), sehingga ia dapat bertumbukan dengan partikel lain dan ber[[difraksi]] seperti cahaya. Oleh karena elektron termasuk fermion, dua elektron berbeda tidak dapat menduduki keadaan kuantum yang sama sesuai dengan [[asas pengecualian Pauli]].<ref name="curtis74"/>
Baris 43 ⟶ 48:
|year=1945
|title=Dictionary of Word Origins
|url=https://archive.org/details/dictionaryofword00ship|page=[https://archive.org/details/dictionaryofword00ship/page/133 133]
|publisher=[[The Philosophical Library]]
}}</ref> Dalam karya tahun 1600-nya {{lang|la|''[[De Magnete]]''}}, fisikawan Inggris [[William Gilbert]] menciptakan istilah baru {{lang|la|''electricus''}} untuk merujuk pada sifat penarikan benda-benda kecil setelah digosok.<ref>{{cite book
|first=Brian
|year=2006
|title=Electricity and Magnetism: A Historical Perspective
Baris 54 ⟶ 59:
|publisher=[[Greenwood Press]]
|isbn=0-3133-3358-0
|access-date=2010-04-12
|archive-date=2023-03-27
|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121718/https://books.google.com/books?id=3XEc5xkWxi4C&pg=PA7&hl=en
|dead-url=no
}}</ref> Bahasa Inggris untuk kata ''electric'' diturunkan dari bahasa Latin ''{{lang|la|ēlectrum}}'', yang berasal dari bahasa Yunani {{lang|grc|ήλεκτρον}} (''{{lang|grc-Latn|ēlektron}}'') untuk batu ambar.
Pada tahun 1737, [[C. F. du Fay]] dan Hawksbee secara independen menemukan apa yang mereka percaya sebagai dua jenis listrik friksional; satunya dihasilkan dari penggosokan gelas, yang lainnya dihasilkan dari penggosokan resin. Dari sinilah, Du Fay berteori bahwa listrik terdiri dari dua fluida elektris, yaitu "vitreous" dan "resinous", yang dipisahkan oleh gesekan dan menetralkan satu sama lainnya ketika bergabung.<ref>{{cite book|title = The Story of Electrical and Magnetic Measurements: From 500 B.C. to the 1940s|author = Keithley, Joseph F.|publisher = Wiley|year = 1999|isbn = 0-780-31193-0|url = http://books.google.com/books?id=uwgNAtqSHuQC&pg=PA207|access-date = 2010-04-12|archive-date = 2023-03-27|archive-url = https://web.archive.org/web/20230327121736/https://books.google.com/books?id=uwgNAtqSHuQC&pg=PA207&hl=en|dead-url = no}}</ref> Satu dasarwasa kemudian, [[Benjamin Franklin]] mengajukan bahwa listrik tidaklah berasal dari fluida elektris yang bermacam-macam, namun berasal dari fluida elektris yang sama di bawah tekanan yang berbeda. Ia memberikan tatanama [[muatan listrik|muatan]] positif dan negatif untuk tekanan yang berbeda ini.<ref>[http://scienceworld.wolfram.com/biography/FranklinBenjamin.html ''Benjamin Franklin (1706–1790).''] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20171018063555/http://scienceworld.wolfram.com/biography/FranklinBenjamin.html |date=2017-10-18 }} Science World, from Eric Weisstein's World of Scientific Biography.</ref><ref name="EncyclopediaAmericana">The Encyclopedia Americana; a library of universal knowledge. (1918). New York: Encyclopedia Americana Corp.</ref>
Antara tahun 1838 dan 1851, filsuf alam Britania [[Richard Laming]] mengembangkan gagasan bahwa atom terdiri dari materi inti yang dikelilingi oleh partikel subatom yang memiliki [[muatan listrik]].<ref name="farrar">
Baris 111 ⟶ 120:
=== Penemuan elektron ===
[[Berkas:Cyclotron motion wider view.jpg|ka|jmpl|350px|Seberkas elektron dibelokkan menjadi lingkaran oleh medan magnet<ref>{{cite book
|author=Born, Max; Blin-Stoyle, Roger John; Radcliffe, J. M.
|year=1989
|title=Atomic Physics
|page=26
|url=http://books.google.com/books?id=NmM-KujxMtoC&pg=PA26 |publisher=[[Courier Dover]]
|isbn=0486659844
|access-date=2010-04-13
|archive-date=2023-03-27
|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121743/https://books.google.com/books?id=NmM-KujxMtoC&pg=PA26&hl=en
|dead-url=no
}}</ref>]]
Fisikawan Jerman [[Johann Wilhelm Hittorf]] melakukan kajian mengenai [[konduktivitas
{{cite journal
|last=DeKosky |first=Robert
Baris 129 ⟶ 142:
|volume=40 |issue=1 |pages=1–18
|doi=10.1080/00033798300200101
}}</ref> Ia kemudian menunjukkan sinar berpendar yang tampak di dalam tabung tersebut membawa energi dan bergerak dari katode ke [[anode]]. Lebih jauh lagi, menggunakan medan magnetik, ia dapat membelokkan sinar tersebut dan mendemonstrasikan bahwa berkas ini berperilaku seolah-olah ia bermuatan negatif.<ref name="leicester">{{cite book
|last=Leicester
|year=1971
|title=The Historical Background of Chemistry
|pages=221–222
|url=http://books.google.com/books?id=aJZVQnqcwv4C&pg=PA221 |publisher=[[Courier Dover Publications]]
|isbn=0486610535
|access-date=2010-04-13
|archive-date=2023-03-27
|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121719/https://books.google.com/books?id=aJZVQnqcwv4C&pg=PA221&hl=en
|dead-url=no
}}</ref><ref>[[#refDahl1997|Dahl (1997:64–78).]]</ref> Pada tahun 1879, ia mengajukan bahwa sifat-sifat ini dapat dijelaskan menggunakan apa yang ia istilahkan sebagai 'materi radian' (''radiant matter''). Ia mengajukan ini adalah [[keadaan materi]] keempat, yang terdiri dari [[molekul|molekul-molekul]] bermuatan negatif yang diproyeksikan dengan kecepatan tinggi dari katode.<ref>{{cite journal
|author=Zeeman, Pieter<!-- Lockyer, Norman ed.: commenting out for now because editor field double-punctuates. -->
|authorlink=Pieter Zeeman
Baris 145 ⟶ 162:
|url=http://books.google.com/books?id=UtYRAAAAYAAJ
|journal=[[Nature (journal)|Nature]]
|volume=77
|issue=1984 |pages=1–3 |doi=10.1038/077001a0
|access-date=2009-02-24
|archive-date=2023-03-27
|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121728/https://books.google.com/books?id=UtYRAAAAYAAJ&hl=en
|dead-url=no
}}</ref>
Fisikawan Britania kelahiran Jerman [[Arthur Schuster]] memperluas eksperimen Crookes dengan memasang dua pelat logam secara paralel terhadap sinar katode dan memberikan [[potensial listrik]] antara dua pelat tersebut. Medan ini kemudian membelokkan sinar menuju pelat bermuatan positif, memberikan bukti lebih jauh bahwa sinar ini mengandung muatan negatif. Dengan mengukur besar pembelokan sinar sesuai dengan [[arus listrik]] yang diberikan, pada tahun 1890, Schuster berhasil memperkirakan [[rasio massa terhadap muatan]] komponen-komponen sinar. Namun, perhitungan ini menghasilkan nilai yang seribu kali lebih besar daripada yang diperkirakan, sehingga perhitungan ini tidak dipercayai pada saat itu.<ref name="leicester"/><ref>[[#refDahl1997|Dahl (1997:99).]]</ref>
Pada tahun 1896, fisikawan Britania [[J. J. Thomson]], bersama dengan koleganya [[John Sealy Townsend|John S. Townsend]] dan [[Harold A. Wilson (fisikawan)|H. A. Wilson]],<ref name="dahl"/> melakukan eksperimen yang mengindikasikan bahwa sinar katode benar-benar merupakan partikel baru dan bukanlah gelombang, atom, ataupun molekul seperti yang dipercayai sebelumnya. Thomson membuat perkiraan yang cukup baik dalam menentukan muatan ''e'' dan massa ''m'', dan menemukan bahwa partikel sinar katode, yang ia sebut "corpuscles" mungkin bermassa seperseribu massa ion terkecil yang pernah diketahui (''hidrogen'').<ref name="wilson">{{cite book
|first=Robert
|year=1997
|title=Astronomy Through the Ages: The Story of the Human Attempt to Understand the Universe
|page=138
|publisher=[[CRC Press]]
|isbn=0748407480
|url=http://books.google.com/books?id=AoiJ3hA8bQ8C&pg=PA138 |access-date=2010-04-13
|archive-date=2023-03-27
|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121720/https://books.google.com/books?id=AoiJ3hA8bQ8C&pg=PA138&hl=en
|dead-url=no
}}</ref> Ia menunjukkan bahwa nisbah massa terhadap muatan, ''e''/''m'', tidak tergantung pada material katode. Ia lebih jauh lagi menunjukkan bahwa partikel bermuatan negatif yang dihasilkan oleh bahan-bahan radioaktif, bahan-bahan yang dipanaskan, atau bahan-bahan yang berpendar bersifat universal.<ref>{{cite web
|last=Thomson
|first=J. J.
|year=1906
|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-lecture.pdf
Baris 167 ⟶ 195:
|publisher=[[The Nobel Foundation]]
|accessdate=2008-08-25
|archive-date=2008-10-10
|archive-url=https://web.archive.org/web/20081010100408/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-lecture.pdf
|dead-url=yes
}}</ref> Nama elektron kemudian diajukan untuk menamakan partikel ini oleh fisikawan Irlandia [[George FitzGerald|George F. Fitzgerald]], dan seterusnya mendapatkan penerimaan yang universal.<ref name="leicester"/>
Manakala sedang mengkaji mineral [[fluoresens]] pada tahun 1896, fisikawan Prancis [[Henri Becquerel]] menemukan bahwa mineral tersebut memancarkan radiasi tanpa terpapar sumber energi eksternal. Bahan [[radioaktif]] ini menarik perhatian banyak ilmuwan, meliputi ilmuwan [[Selandia Baru]] [[Ernest Rutherford]] yang menemukan bahwa partikel ini memancarkan partikel. Ia melabeli partikel ini [[partikel alfa]] dan [[partikel beta]] berdasarkan kemampuannya menembus materi.<ref>
Baris 185 ⟶ 216:
|journal=[[Comptes Rendus de l'Académie des Sciences]]
|volume=130 |pages=809–815
}} {{Fr icon}}</ref> Bukti ini menguatkan pandangan bahwa elektron merupakan komponen atom.<ref name="BaW9091">[[#refBaW2001|Buchwald and Warwick (2001:90–91).]]</ref><ref>{{cite journal
|last=Myers
|year=1976
|title=Becquerel's Discovery of Radioactivity in 1896
|url=http://jnm.snmjournals.org/cgi/content/abstract/17/7/579
|journal=Journal of Nuclear Medicine
|volume=17
|issue=7 |pages=579–582 |pmid=775027
|doi=
|access-date=2010-04-13
|archive-date=2008-12-22
|archive-url=https://web.archive.org/web/20081222023947/http://jnm.snmjournals.org/cgi/content/abstract/17/7/579
|dead-url=no
}}</ref>
Muatan elektron kemudian diukur lebih saksama lagi oleh fisikawan Amerika [[Robert Andrews Millikan|Robert Millikan]] dalam [[Percobaan Millikan|Percobaan tetesan minyak]] pada tahun 1909. Hasil percobaan ini dipublikasikan pada tahun 1911. Percobaan ini menggunakan medan listrik untuk mencegah tetesan minyak bermuatan jatuh sebagai akibat dari gravitasi. Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini dapat mengukur muatan listrik dari 1–150 ion dengan [[batas kesalahan]] kurang dari 0,3%. Percobaan yang mirip dengan percobaan Millikan sebelumnya telah dilakukan oleh Thomson, menggunakan tetesan awan air bermuatan yang dihasilkan dari elektrolisis,<ref name="dahl"/> dan oleh [[Abram Ioffe]] pada tahun 1911, yang secara independen mendapatkan hasil yang sama dengan Millikan menggunakan mikropartikel logam bermuatan. Ia mempublikasikan hasil percobaannya pada tahun 1913.<ref>{{cite journal
|last=Kikoin |first=Isaak K. |authorlink=Isaak Kikoin
|last2=Sominskiĭ |first2=Isaak S.
Baris 207 ⟶ 243:
|doi=10.1070/PU1961v003n05ABEH005812
}} Original publication in Russian: {{cite journal
|last=Кикоин
|first=И.К. |last2=Соминский
|first2=М.С. |year=1960
|title=Академик А.Ф. Иоффе
|url=http://ufn.ru/ufn60/ufn60_10/Russian/r6010e.pdf
|journal=Успехи Физических Наук
|volume=72
|issue=10 |pages=303–321 |access-date=2010-04-13
|archive-date=2018-10-09
|archive-url=https://web.archive.org/web/20181009013215/https://ufn.ru/ufn60/ufn60_10/Russian/r6010e.pdf
|dead-url=no
}}</ref> Namun, tetesan minyak lebih stabil daripada tetesan air karena laju penguapan minyak yang lebih lambat, sehingga lebih cocok digunakan untuk percobaan dalam periode waktu yang lama.<ref>
{{cite journal
|last=Millikan |first=Robert A.
Baris 236 ⟶ 280:
=== Teori atom ===
[[Berkas:Bohr atom model English.svg|ka|jmpl|[[Model atom Bohr]], menunjukkan keadaan elektron dengan energi [[bilangan kuantum|terkuantisasi]] n. Sebuah elektron yang jatuh ke orbit bawah memancarkan foton yang energinya sama dengan selisih energi antar orbit.]]
Pada tahun 1914, percobaan yang dilakukan oleh fisikawan Ernest Rutherford, [[Henry Moseley]], [[James Franck]] dan [[Gustav Ludwig Hertz|Gustav Hertz]] secara garis besar telah berhasil membangun model struktur atom sebagai [[inti atom]] bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron bermassa kecil.<ref name="smirnov"/> Pada tahun 1913, fisikawan Denmark [[Niels Bohr]] berpostulat bahwa elektron berada dalam keadaan energi terkuantisasi, dengan energinya ditentukan berdasarkan momentum sudut orbit elektron di sekitar inti. Elektron dapat berpindah dari satu keadaan ke keadaan lain (atau orbit) dengan memancarkan emisi ataupun menyerap foton pada frekuensi tertentu. Menggunakan model orbit terkuantisasi ini, ia secara akurat berhasil menjelaskan [[garis spektrum]] atom hidrogen.<ref>{{cite web
|last=Bohr
|year=1922
|title=Nobel Lecture: The Structure of the Atom
Baris 244 ⟶ 288:
|publisher=[[The Nobel Foundation]]
|accessdate=2008-12-03
|archive-date=2008-12-03
|archive-url=https://web.archive.org/web/20081203124237/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1922/bohr-lecture.pdf
|dead-url=no
}}</ref> Namun, model Bohr gagal menjelaskan intensitas relatif garis spektrum ini dan gagal pula dalam menjelaskan spektrum atom yang lebih kompleks.<ref name="smirnov">{{cite book
|last=Smirnov
|first=Boris M.
|year=2003
|title=Physics of Atoms and Ions
|pages=14–21
|publisher=[[Springer (publisher)|Springer]]
|isbn=038795550X
|url=http://books.google.com/books?id=I1O8WYOcUscC&pg=PA14 |access-date=2010-04-13
|archive-date=2023-03-27
|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121729/https://books.google.com/books?id=I1O8WYOcUscC&pg=PA14&hl=en
|dead-url=no
}}</ref>
Baris 281 ⟶ 333:
}}</ref> Kulit tersebut kemudian dibagi olehnya ke dalam sejumlah sel yang tiap-tiap sel mengandung sepasangan elektron. Dengan model ini, Langmuir berhasil secara kualitatif menjelaskan sifat-sifat kimia semua unsur dalam tabel periodik.<ref name=Arabatzis/>
Pada tahun 1924, fisikawan Austria [[Wolfang Pauli]] memperhatikan bahwa struktur seperi kulit atom ini dapat dijelaskan menggunakan empat parameter yang menentukan tiap-tiap keadaan energi kuantum sepanjang tiap keadaan diduduki oleh tidak lebih dari satu elektron tunggal. Pelarangan adanya lebih dari satu elektron menduduki keadaan energi kuantum yang sama dikenal sebagai [[asas pengecualian Pauli]].)<ref>{{cite book
|last=Massimi
|year=2005
|title=Pauli's Exclusion Principle, The Origin and Validation of a Scientific Principle
|pages=7–8
|url=http://books.google.com/books?id=YS91Gsbd13cC&pg=PA7 |publisher=[[Cambridge University Press]]
|isbn=0521839114
|access-date=2010-04-13
|archive-date=2023-03-27
|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121734/https://books.google.com/books?id=YS91Gsbd13cC&pg=PA7&hl=en
|dead-url=no
}}</ref> Mekanisme fisika yang menjelaskan parameter keempat, yang memiliki dua nilai berbeda, diberikan oleh fisikawan Belanda [[Samuel Abraham Goudsmit|Abraham Goudsmith]] dan [[George Uhlenbeck]] ketika mereka mengajukan bahwa elektron, selain momentum sudut orbitnya, juga dapat memiliki momentum sudut intrinsiknya sendiri.<ref name="smirnov"/><ref>
{{cite journal
Baris 311 ⟶ 368:
=== Mekanika kuantum ===
[[Berkas:AOs-3D-dots.png|ka|jmpl|300px|Dalam mekanika kuantum, perilaku elektron dalam atom dijelaskan menggunakan [[orbital atom|orbital]], yang merupakan sebuah distribusi probabilitas dan bukannya orbit. Pada gambar di atas, bagian berwarna menunjukkan probabilitas relatif "penemuan" elektron yang memiliki energi sesuai dengan [[bilangan kuantum]] pada titik tersebut.]]
Dalam disertasi tahun 1924 berjudul ''{{lang|fr|Recherches sur la théorie des quanta}}'' (Riset mengenai Teori Kuantum), fisikawan Prancis [[Louis de Broglie]] berhipotesis bahwa semua materi memiliki [[gelombang De Broglie]] yang mirip dengan [[cahaya]].<ref name="de_broglie">{{cite web
|last=de Broglie
|year=1929
|title=Nobel Lecture: The Wave Nature of the Electron
Baris 319 ⟶ 376:
|publisher=[[The Nobel Foundation]]
|accessdate=2008-08-30
|archive-date=2008-10-04
|archive-url=https://web.archive.org/web/20081004022001/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1929/broglie-lecture.pdf
|dead-url=no
}}</ref> Ini berarti bahwa di bawah kondisi yang tepat, elektron dan semua materi dapat menunjukkan sifat-sifat seperti partikel maupun seperti gelombang. [[Teori korpusukular cahaya|Sifat korpuskular]] partikel dapat didemonstrasikan ketika ia dapat ditunjukkan memiliki posisi terlokalisasi dalam ruang sepanjang trayektorinya pada waktu apapun.<ref>{{cite book
|first=Brigitte
|last=Falkenburg
|year=2007
|title=Particle Metaphysics: A Critical Account of Subatomic Reality
|page=85
|url=http://books.google.com/books?id=EbOz5I9RNrYC&pg=PA85 |publisher=[[Springer (publisher)|Springer]]
|isbn=3540337318
|access-date=2010-04-13
|archive-date=2023-03-27
|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121728/https://books.google.com/books?id=EbOz5I9RNrYC&pg=PA85&hl=en
|dead-url=no
}}</ref> Sifat seperti gelombang dapat dipantau ketika seberkas cahaya dilewatkan melalui celah-celah paralel dan menghasilkan pola-pola [[interferensi]].
Pada tahun 1927, efek interferensi ini berhasil ditunjukkan juga berlaku bagi berkas elektron oleh fisikawan Inggris [[George Paget Thomson]] menggunakan film logam tipis dan oleh fisikawan Amerika [[Clinton Davisson]] dan [[Lester Germer]] menggunakan kristal [[nikel]].<ref>{{cite web
|last=Davisson
|year=1937
|title=Nobel Lecture: The Discovery of Electron Waves
Baris 337 ⟶ 402:
|publisher=[[The Nobel Foundation]]
|accessdate=2008-08-30
|archive-date=2008-07-09
|archive-url=https://web.archive.org/web/20080709090839/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1937/davisson-lecture.pdf
|dead-url=no
}}</ref> Suksesnya prediksi de Broglie turut membantu [[Erwin Schrödinger]] yang pada tahun 1926 mempublikasikan [[persamaan Schrödinger]] yang secara sukses mendeskripsikan bagaimana gelombang elektron merambat.<ref>
{{cite journal
|last=Schrödinger |first=Erwin
Baris 346 ⟶ 414:
|bibcode=1926AnP...385..437S
|doi=10.1002/andp.19263851302
}} {{De icon}}</ref> Daripada menghasilkan penyelesaian yang menentukan lokasi elektron seiring dengan berjalannya waktu, persamaan gelombang ini dapat digunakan untuk memprediksikan probabilitas penemuan sebuah elektron dekat sebuah posisi. Pendekatan ini kemudian disebut sebagai [[mekanika kuantum]], yang memberikan perhitungan keadaan energi elektron atom hidrogen dengan sangat tepat. Ketika spin dan interaksi antara banyak elektron diperhitungkan, mekanika kuantum memungkinkan konfigurasi elektron dalam atom bernomor atom lebih tinggi daripada hidrogen diprediksi dengan tepat.<ref>{{cite book
|last=Reed
|year=2007
|title=Quantum Mechanics
|pages=275–350
|publisher=[[Jones & Bartlett Publishers]]
|isbn=0763744514
|url=http://books.google.com/books?id=4sluccbpwjsC&pg=PA275 |access-date=2010-04-13
|archive-date=2023-03-27
|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121805/https://books.google.com/books?id=4sluccbpwjsC&pg=PA275&hl=en
|dead-url=no
}}</ref>
Baris 364 ⟶ 437:
|volume=117 |issue=778 |pages=610–624
|doi=10.1098/rspa.1928.0023
}}</ref> Agar dapat memecahkan berbagai masalah dalam persamaan relativistiknya, pada tahun 1930, Dirac mengembangkan model vakum sebagai lautan partikel tak terhingga yang berenergi negatif (dikenal sebagai [[laut Dirac]]). Ini mengantar Dirac memprediksikan keberadaan positron, [[antimateri]] dari elektron.<ref>{{cite web
|last=Dirac
|year=1933
|title=Nobel Lecture: Theory of Electrons and Positrons
Baris 372 ⟶ 445:
|publisher=[[The Nobel Foundation]]
|accessdate=2008-11-01
|archive-date=2008-07-23
|archive-url=https://web.archive.org/web/20080723220816/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1933/dirac-lecture.pdf
|dead-url=no
}}</ref> Partikel positron ditemukan pada tahun 1932 oleh [[Carl D. Anderson]], yang menyerukan dinamakannya elektron biasa sebagai ''negatron'', dan ''elektron'' digunakan sebagai istilah generik untuk merujuk pada kedua partikel tersebut. Penggunaan istilah 'negatron' kadang-kadang masih dapat ditemukan sekarang, dan dapat disingkat menjadi 'negaton'.<ref>{{cite book
|first=Helge
|last=Kragh
|year=2002
|title=Quantum Generations: A History of Physics in the Twentieth Century
|page=132
|publisher=[[Princeton University Press]]
|isbn=0691095523
|url=http://books.google.com/books?id=ELrFDIldlawC&pg=PA132 |access-date=2010-04-13
|archive-date=2023-03-27
|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121732/https://books.google.com/books?id=ELrFDIldlawC&pg=PA132&hl=en
|dead-url=no
}}</ref><ref>
{{cite book
Baris 390 ⟶ 471:
Pada tahun 1947, [[Willis Eugene Lamb|Willis Lamb]], berkolaborasi dengan murid pascasarjananya Robert Retherford, menemukan bahwa keadaan kuantum tertentu atom hidrogen, yang seharusnya berenergi sama, bergeser relatif terhadap satu sama lain. Pergesaran ini disebut sebagai [[geseran Lamb]]. Pada waktu yang bersamaan, [[Polykarp Kusch]], bekerja dengan [[Henry M. Foley]], menemukan bahwa momen magnetik elektron sedikit lebih besar daripada yang diprediksikan oleh teori Dirac. Perbedaan kecil ini kemudian disebut sebagai [[anomali momen dipol magnetik]] elektron. Untuk memecahkan masalah ini, teori yang disebut [[elektrodinamika kuantum]] dikembangkan oleh [[Sin-Itiro Tomonaga]], [[Julian Schwinger]] dan
[[Richard P. Feynman]] pada akhir tahun 1940-an.<ref>{{cite web
|title=The Nobel Prize in Physics 1965
|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1965/
|publisher=[[The Nobel Foundation]]
|accessdate=2008-11-04
|archive-date=2008-10-24
|archive-url=https://web.archive.org/web/20081024052537/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1965/
|dead-url=no
}}</ref>
=== Pemercepat partikel ===
Dengan berkembangnya [[pemercepat partikel]] semasa paruh pertama abad ke-20, fisikawan mulai mengkaji lebih dalam sifat-sifat [[partikel subatom]].<ref>{{cite web
|last=Panofsky
|year=1997
|title=The Evolution of Particle Accelerators & Colliders
Baris 407 ⟶ 490:
|publisher=[[Stanford University]]
|accessdate=2008-09-15
|archive-date=2016-06-03
|archive-url=https://web.archive.org/web/20160603171047/http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/27/1/27-1-panofsky.pdf
|dead-url=no
}}</ref> Usaha pertama yang berhasil mempercepat elektron menggunakan [[induksi elektromagnetik]] dilakukan pada tahun 1942 oleh [[Donald Kerst]]. [[Betatron]] awalnya mencapai energi sebesar 2,3 M[[Elektronvolt|eV]], manakala betatron-betatron selanjutnya berhasil mencapai 300 MeV. Pada tahun 1947, [[radiasi sinkrotron]] ditemukan menggunakan sinkrotron elektron 70 MeV di [[General Electric]]. Radiasi ini disebabkan oleh percepatan elektron yang bergerak mendekati kecepatan cahaya melalui medan magnetik.<ref>
{{cite journal
|last=Elder |first=F. R. |last2=Gurewitsch |first2=A. M.
Baris 413 ⟶ 499:
|year=1947
|title=Radiation from Electrons in a Synchrotron
|url=https://archive.org/details/sim_physical-review_1947-06-01_71_11/page/n83 |journal=Physical Review
|volume=71 |issue=11 |pages=829–830
|doi=10.1103/PhysRev.71.829.5
Baris 424 ⟶ 510:
|year=1997
|title=The Rise of the Standard Model: Particle Physics in the 1960s and 1970s
|url=https://archive.org/details/risestandardmode00hodd|pages=[https://archive.org/details/risestandardmode00hodd/page/25 25]–26
|publisher=[[Cambridge University Press]]
|isbn=0521578167|
Baris 436 ⟶ 522:
|bibcode=2004PhP.....6..156B
|doi=10.1007/s00016-003-0202-y
}}</ref> ''[[Large Electron-Positron Collider]]'' (LEP) di [[CERN]] yang beroperasi dari tahun 1989 sampai dengan tahun 2000 berhasil mencapai energi tumbukan sebesar 209 GeV dan berhasil membuat pengukuran untuk [[Model Standar]] fisika partikel.<ref>{{cite web
|year=2008
|title=Testing the Standard Model: The LEP experiments
Baris 443 ⟶ 528:
|publisher=CERN
|accessdate=2008-09-15
|archive-date=2013-02-13
|archive-url=https://web.archive.org/web/20130213071348/http://public.web.cern.ch/public/en/research/LEPExp-en.html
|dead-url=no
}}</ref><ref>{{cite journal
|year=2000
|title=LEP reaps a final harvest
Baris 450 ⟶ 537:
|journal=CERN Courier
|accessdate=2008-11-01
|archive-date=2010-11-21
|archive-url=https://web.archive.org/web/20101121031107/http://cerncourier.com/cws/article/cern/28335
|dead-url=no
}}</ref>
== Karakteristik ==
Baris 458 ⟶ 548:
|last=Frampton|first=Paul H.
|title=Quarks and Leptons Beyond the Third Generation
|url=https://archive.org/details/sim_physics-reports_2000-06_330_4/page/n74|journal=Physics Reports|year=2000
|volume=330|pages=263–348
|doi=10.1016/S0370-1573(99)00095-2}}</ref>
Generasi kedua dan ketiganya mengandung lepton bermuatan, yaitu [[muon]] dan [[tauon]], yang identik dengan elektron dalam hal muatannya, [[spin]], dan interaksinya, terkecuali keduanya bermassa lebih besar. Lepton berbeda dari konstituen materi lainnya seperti [[kuark]] karena lepton tidak memiliki [[interaksi kuat]]. Semua anggota golongan lepton adalah
|first=Wilhelm|last=Raith
|coauthors=Mulvey, Thomas|year=2001|title=Constituents of Matter: Atoms, Molecules, Nuclei and Particles
Baris 467 ⟶ 557:
=== Ciri-ciri fundamental ===
[[Massa invarian]] sebuah elektron adalah kira-kira 9,109 × 10<sup>−31</sup> [[kilogram]],<ref name="CODATA"/> ataupun setara dengan 5,489 × 10<sup>−4</sup> [[satuan massa atom]]. Berdasarkan prinsip [[kesetaraan massa-energi]] Einstein, massa ini setara dengan energi rihat 0,511 MeV. Rasio antara massa [[proton]] dengan massa elektron adalah sekitar 1836.<ref name=nist_codata_mu>{{cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme|title=CODATA value: proton-electron mass ratio|series=2006 CODATA recommended values|publisher=National Institute of Standards and Technology|accessdate=2009-07-18|archive-date=2020-04-22|archive-url=https://web.archive.org/web/20200422025536/https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme|dead-url=no}}</ref><ref>{{cite book|last=Zombeck|first=Martin V.|year=2007|title=Handbook of Space Astronomy and Astrophysics|publisher=Cambridge University Press|page=14|edition=3rd|isbn=0521782422|url=http://books.google.com/books?id=tp_G85jm6IAC&pg=PA14|access-date=2010-04-13|archive-date=2023-03-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121738/https://books.google.com/books?id=tp_G85jm6IAC&pg=PA14&hl=en|dead-url=no}}</ref> Pengukuran astronomi menunjukkan bahwa [[rasio massa proton terhadap elektron]] tetap bernilai sama paling tidak selama setengah [[usia alam semesta]], seperti yang diprediksikan oleh Model Standar.<ref>{{cite journal
|last=Murphy
|first=Michael T.
|title=Strong Limit on a Variable Proton-to-Electron Mass Ratio from Molecules in the Distant Universe
|journal=Science
|date=2008-06-20 |volume=320 |issue=5883
|pages=1611–1613
|url=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/320/5883/1611
|accessdate=2008-09-03
|doi=10.1126/science.1156352
|pmid=18566280
Baris 486 ⟶ 575:
|first3=S
|last4=Henkel
|first4=C
|archive-date=2008-08-01
|archive-url=https://web.archive.org/web/20080801071214/http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/320/5883/1611
|dead-url=no
}}</ref>
Elektron memiliki [[muatan listrik]] sebesar -1,602 × 10<sup>−19</sup> [[coulomb]],<ref name="CODATA">Sumber asli CODATA:
Baris 502 ⟶ 595:
|url=http://physics.nist.gov/cuu/
|title=The NIST Reference on Constants, Units and Uncertainty
|publisher=National Institute of Standards and Technology
|accessdate=2009-01-15 |archive-date=2013-10-14 |archive-url=https://web.archive.org/web/20131014073417/http://physics.nist.gov/cuu |dead-url=no }}</ref> yang digunakan sebagai satuan standar untuk muatan partikel subatom. Di bawah ambang batas keakuratan eksperimen, muatan elektron adalah sama dengan muatan proton, namun memiliki tanda positif.<ref>{{cite journal |last=Zorn|first=Jens C.
|title=Experimental Limits for the Electron-Proton Charge Difference and for the Charge of the Neutron
Baris 519 ⟶ 617:
\end{alignat}</math>
untuk bilangan kuantum ''s'' = {{frac|1|2}}.<br />
Lihat: {{cite book|first=M. C.|last=Gupta|year=2001|title=Atomic and Molecular Spectroscopy|page=81|url=http://books.google.com/books?id=0tIA1M6DiQIC&pg=PA81|publisher=New Age Publishers|isbn=8122413005|access-date=2010-04-13|archive-date=2023-03-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121841/https://books.google.com/books?id=0tIA1M6DiQIC&pg=PA81&hl=en|dead-url=no}}</ref> manakala hasil pengukuran proyeksi spin pada sumbu apapun hanyalah dapat bernilai ±{{frac|''ħ''|2}}. Selain spin, elektron juga memiliki [[momen magnetik]] intrinsik di sepanjang sumbu spinnya.<ref name="CODATA"/> Momen magnetik elektron kira-kira sama dengan satu [[magneton Bohr]],<ref name=Hanneke/>{{#tag:ref|Bohr magneton:
:<math>\textstyle\mu_B=\frac{e\hbar}{2m_e}.</math>|group=cat}} dengan konstanta fisika sebesar {{nowrap|9,274 009 15(23) × 10<sup>−24</sup> [[joule]] per [[tesla (satuan)|tesla]]}}.<ref name="CODATA"/> Orientasi spin terhadap momentum elektron menentukan [[helisitas]] partikel tersebut.<ref name="anastopoulos">{{cite book|first=Charis|last=Anastopoulos|year=2008|title=Particle Or Wave: The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics|publisher=Princeton University Press|pages=261–262|isbn=0691135126|url=http://books.google.com/books?id=rDEvQZhpltEC&pg=PA261|access-date=2010-04-13|archive-date=2023-03-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121732/https://books.google.com/books?id=rDEvQZhpltEC&pg=PA261&hl=en|dead-url=no}}</ref>
Elektron tidak memiliki [[preon|substruktur]] yang diketahui.<ref name="prl50">{{cite journal
Baris 550 ⟶ 641:
|first4=M.
|last5=Odom
|first5=B.}}</ref> Oleh karena itu, ia didefinisikan ataupun diasumsikan sebagai [[partikel titik]] ataupun [[muatan titik]] dan tidak beruang.<ref name="curtis74">{{cite book|last=Curtis|first=Lorenzo J.|page=74|year=2003|title=Atomic Structure and Lifetimes: A Conceptual Approach|publisher=Cambridge University Press|isbn=0521536359|url=http://books.google.com/books?id=KmwCsuvxClAC&pg=PA74|access-date=2010-04-13|archive-date=2023-03-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121732/https://books.google.com/books?id=KmwCsuvxClAC&pg=PA74&hl=en|dead-url=no}}</ref> Pemantauan pada satu elektron tunggal dalam [[perangkap Penning]] menunjukkan batasan atas jari-jari partikel sebesar 10<sup>−22</sup> [[meter]].<ref>{{cite journal
|last=Dehmelt|first=Hans
|title=A Single Atomic Particle Forever Floating at Rest in Free Space: New Value for Electron Radius
|journal=Physica Scripta
|year=1988|volume=T22|pages=102–110
|doi=10.1088/0031-8949/1988/T22/016}}</ref> Terdapat sebuah tetapan fisika yang disebut sebagai "[[jari-jari elektron klasik]]" yang bernilai 2,8179 ×10<sup>−15</sup> m. Namun terminologi ini berasal dari perhitungan sederhana yang mengabaikan efek-efek [[mekanika kuantum]]. Dalam kenyataannya, jari-jari elektron klasik tidak memiliki hubungan apapun dengan struktur dasar elektron.<ref>{{cite book|first=Dieter|last=Meschede|year=2004|title=Optics, light and lasers: The Practical Approach to Modern Aspects of Photonics and Laser Physics|publisher=Wiley-VCH|page=168|isbn=3527403647|url=http://books.google.com/books?id=PLISLfBLcmgC&pg=PA168|access-date=2010-04-13|archive-date=2014-08-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20140821185221/http://books.google.com/books?id=PLISLfBLcmgC&pg=PA168|dead-url=yes}}</ref><ref group=cat>Jari-jari elektron klasik diturunkan sebagai berikut. Asumsikan bahwa muatan elektron tersebar merata di seluruh volume bola partikel. Oleh karena satu bagian bola tersebut akan menolak bagian yag lainnya, bola tersebut mengandung energi potensial elektrostatik. Energi ini diasumsikan sama dengan [[energi rihat]] elektron, yang ditentukan melalui [[teori relativitas khusus]] (E=mc<sup>2</sup>).<br />
Dari teori [[elektrostatistika]], energi potensial suatu bola dengan jari-jari ''r'' dan muatan ''e'' adalah:
:<math>E_{\mathrm p} = \frac{e^2}{8\pi \varepsilon_0 r},</math>
Baris 571 ⟶ 652:
:<math>\textstyle E_{\mathrm p} = m_0 c^2,</math>
dengan ''c'' adalah kecepatan cahaya dalam vakum. Dengan menyamakan kedua persamaan ini dan mencari nilai ''r'', kita akan mendapatkan jari-jari elektron klasik.<br />
Lihat: {{cite book|year=2005|first=Hermann|last=Haken|coauthors=Wolf, Hans Christoph; Brewer, W. D.|title=The Physics of Atoms and Quanta: Introduction to Experiments and Theory|url=http://books.google.com/books?id=SPrAMy8glocC&pg=PA70|publisher=Springer|page=70|isbn=3540672745|access-date=2010-04-13|archive-date=2023-03-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121804/https://books.google.com/books?id=SPrAMy8glocC&pg=PA70&hl=en|dead-url=no}}</ref>
Terdapat [[partikel elementer]] yang secara spontan meluruh menjadi partikel yang lebih ringan. Contohnya adalah [[muon]] yang meluruh menjadi elektron, [[neutrino]], dan [[antineutrino]], dengan waktu paruh rata-rata 2,2 × 10<sup>−6</sup> detik. Namun, elektron diperkirakan stabil secara teoretis: elektron merupakan partikel teringan yang bermuatan, sehingga peluruhannya akan melanggar [[kekekalan muatan]].<ref>{{cite journal
Baris 596 ⟶ 673:
=== Sifat-sifat kuantum ===
Seperti semua partikel, elektron dapat berperilaku seperti gelombang. Ini disebut sebagai [[dualitas gelombang-partikel]] dan dapat ditunjukkan menggunakan [[percobaan celah ganda]]. Sifat bak gelombang elektron mengizinkannya melewati kedua celah paralel secara bersamaan dan bukannya hanya melewati satu celah. Dalam mekanika kuantum, sifat bak gelombang suatu partikel dapat dideskripsikan secara matematis sebagai fungsi bernilai [[bilangan kompleks|kompleks]] yang disebut sebagai [[fungsi gelombang]] (''ψ''). Ketika nilai mutlak fungsi ini di [[kuadrat]]kan, nilai pengkuadratan ini akan memberikan probabilitas pemantauan suatu partikel dekat seuatu lokasi, disebut sebagai [[fungsi rapatan probabilitas|rapatan probabilitas]].<ref name="munowitz"><cite id="refMunowitz2005">{{cite book|last=Munowitz|first=Michael|year=2005|title=Knowing, The Nature of Physical Law|publisher=Oxford University Press|isbn=0195167376|url=http://books.google.com/books?id=IjVtDc85CYwC&pg=PA162|pages=162–218|access-date=2010-04-13|archive-date=2023-03-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121757/https://books.google.com/books?id=IjVtDc85CYwC&pg=PA162&hl=en|dead-url=no}}</cite></ref>
[[Berkas:Asymmetricwave2.png|ka|jmpl|Contoh gelombang antisimetrik untuk keadaan kuantum dua fermion identik pada kotak dua dimensi. Jika partikel bertukar posisi, fungsi gelombang membalikkan tandanya.]]
Baris 610 ⟶ 682:
=== Partikel maya ===
{{main article|Partikel maya}}
Para fisikawan percaya bahwa ruang kosong mungkin secara berkesinambungan menciptakan banyak pasang partikel maya seperti positron dengan elektron, yang dengan cepat memusnahkan satu sama lainnya setelah tercipta.<ref>{{cite web|last=Kane|first=Gordon|date=2006-10-09|url=http://www.sciam.com/article.cfm?id=are-virtual-particles-rea&topicID=13|title=Are virtual particles really constantly popping in and out of existence? Or are they merely a mathematical bookkeeping device for quantum mechanics?|publisher=Scientific American|accessdate=2008-09-19|archive-date=2020-05-15|archive-url=https://web.archive.org/web/20200515200715/http://www.scientificamerican.com/article/are-virtual-particles-rea/|dead-url=no}}</ref> Kombinasi variasi energi yang diperlukan untuk menciptakan partikel-partikel ini beserta waktu keberadaan partikel ini berada dalam ambang pendeteksian seperti yang dinyatakan oleh [[Prinsip ketidakpastian Heisenberg]], Δ''E''·Δ''t'' ≥ ''ħ''. Energi yang diperlukan untuk menciptakan partikel maya ini, Δ''E'', dapat "dipinjam" dari [[keadaan vakum]] untuk periode waktu Δ''t'', sedemikian perkalian keduanya tidak lebih dari nilai konstanta Planck tereduksi, {{nowrap|''ħ'' ≈ 6,6 × 10<sup>-16</sup> eV·s}}. Sehingga untuk elektron maya, Δ''t'' terlamanya adalah 1,3 × 10<sup>−21</sup> s.<ref name="taylor">{{ cite book
|last=Taylor|first=John|year=1989
|editor=Davies, Paul|title=The New Physics<!--
Baris 625 ⟶ 693:
|first=Henning|last=Genz|year=2001
|title=Nothingness: The Science of Empty Space
|url=https://archive.org/details/nothingnessscien0000henn|publisher=Da Capo Press|isbn=0738206105
|pages=[https://archive.org/details/nothingnessscien0000henn/page/241 241]–243, 245–247
}}</ref><ref>{{cite news|last=Gribbin|first=John|date=1997-01-25|title=More to electrons than meets the eye|work=New Scientist|url=http://www.newscientist.com/article/mg15320662.300-science--more-to-electrons-than-meets-the-eye.html|accessdate=2008-09-17|archive-date=2011-06-23|archive-url=https://web.archive.org/web/20110623141539/http://www.newscientist.com/article/mg15320662.300-science--more-to-electrons-than-meets-the-eye.html|dead-url=no}}</ref> Polarisasi ini dikonfirmasi secara eksperimental pada tahun 1997 menggunakan pemercepat partikel Jepang.<ref>{{cite journal
|last=Levine|first=I.
|title=Measurement of the Electromagnetic Coupling at Large Momentum Transfer
Baris 673 ⟶ 737:
|first4=G.}}</ref><ref>{{cite journal
|last=Schwinger|first=Julian|title=On Quantum-Electrodynamics and the Magnetic Moment of the Electron
|url=https://archive.org/details/sim_physical-review_1948-02-15_73_4/page/n144|journal=Physical Review|year=1948
|volume=73|issue=4|pages=416–417
|doi=10.1103/PhysRev.73.416}}</ref> Kesesuaian yang sangat tepat antara perbedaan yang diprediksikan ini dengan nilai percobaan dipandang sebagai pencapaian besar [[elektrodinamika kuantum]].<ref>{{cite book
Baris 683 ⟶ 747:
|last=Foldy|first=Leslie L.
|title=On the Dirac Theory of Spin 1/2 Particles and Its Non-Relativistic Limit
|url=https://archive.org/details/sim_physical-review_1950-04-01_78_1/page/n27|journal=Physical Review|year=1950
|volume=78|pages=29–36
|doi=10.1103/PhysRev.78.29}}</ref> yang mengakibatkan gerak melingkar dengan [[presesi]]. Gerak ini menghasilkan momen magnetik dan spin elektron.<ref name="curtis74"/><ref>{{cite journal
Baris 697 ⟶ 761:
=== Interaksi ===
Elektron menghasilkan medan listrik yang menarik partikel bermuatan positif seperti proton dan menolak partikel lain yang bermuatan negatif. Kekuatan gaya tarik/tolak ini ditentukan oleh [[Hukum Coulomb]].<ref>{{cite journal
|last=Elliott
|first=Robert S. |title=The history of electromagnetics as Hertz would have known it
|journal=IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques
|year=1978
|volume=36 |issue=5 |pages=806–823 |url=http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=3600
|accessdate=2008-09-22
|doi=10.1109/22.3600
|archive-date=2023-03-27
|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121828/https://ieeexplore.ieee.org/document/3600/;jsessionid=OzgjAWzMMMgo5nllWYp3qZgX-yU_2zZOMqr09kwfz4kWRCflqQcc!-1193779494
|dead-url=no
}} A subscription required for access.</ref> Ketika elektron bergerak, ia menghasilkan [[medan magnetik]].<ref name="munowitz140">[[#refMunowitz2005|Munowitz (2005:140).]]</ref> [[Hukum sirkuit Ampère|Hukum Ampère-Maxwell]] menghubungkan medan magnetik dengan gerak massa elektron ([[arus listrik]]) terhadap seorang pengamat. Medan elektromagnetik partikel bermuatan yang bergerak diekspresikan menggunakan [[potensial Liénard–Wiechert]], yang berlaku bahkan untuk partikel yang bergerak mendekati kecepatan cahaya.
[[Berkas:Lorentz force.svg|ka|jmpl|Sebuah partikel bermuatan ''q'' (kiri) bergerak dengan kecepatan ''v'' melalui medan magnetik ''B'' yang diorientasikan menuju pembaca. Untuk sebuah elektron, ''q'' bernilai negatif, sehingga ia mengikuti lintasan yang membelok ke atas.]]
Ketika sebuah elektron bergerak melalui medan magnetik, [[gaya Lorentz]] akan memengaruhi arah lintasan elektron tegak lurus terhadap bidang medan magnet dan kecepatan elektron. [[Gaya sentripetal]] ini menyebabkan lintasan elektron berbentuk heliks. Percepatan yang dihasilkan dari gerak melengkung ini menginduksi elektron untuk memancarkan energi dalam bentuk radiasi sinkrotron.<ref>[[#refMunowitz2005|Munowitz (2005:160).]]</ref><ref>{{cite journal
Baris 740 ⟶ 812:
Tumbukan lenting antara sebuah foton (cahaya) dengan sebuah elektron bebas disebut sebagai [[hamburan Compton]]. Tumbukan ini menghasilkan transfer momentum dan transfer energi antar partikel, yang mengubah panjang gelombang foton sejumlah [[hamburan Compton|geseran Compton]].<ref group=cat>Perubahan pada panjang gelombang Δ''λ'' bergantung pada sudut pentalan ''θ'' sebagai berikut
:<math>\textstyle \Delta \lambda = \frac{h}{m_ec} (1 - \cos \theta),</math>
dengan ''c'' adalah kecepatan cahaya dalam vakum dan ''m''<sub>e</sub> adalah massa elektron. Lihat Zombeck (2007:393,396).</ref> Besaran maksimum geseran panjang gelombang ini adalah ''h''/''m''<sub>e</sub>c, yang dikenal sebagai [[panjang gelombang Compton]].<ref>{{cite web|author=Staff|year=2008|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1927/|title=The Nobel Prize in Physics 1927|publisher=The Nobel Foundation|accessdate=2008-09-28|archive-date=2008-10-24|archive-url=https://web.archive.org/web/20081024124054/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1927/|dead-url=no}}</ref> Untuk sebuah elektron, ini bernilai {{nowrap|2,43 × 10<sup>−12</sup> m}}.<ref name="CODATA"/> Apabila panjang gelombang cahayanya panjang (contohnya panjang gelombang [[cahaya tampak]] adalah 0,4–0,7 μm), geseran panjang gelombang menjadi sangat kecil. Interaksi antara cahaya dengan elektron bebas seperti ini disebut sebagai [[hamburan Thomson]].<ref name="Chen1998">{{cite journal|last=Chen|first=Szu-yuan|title=Experimental observation of relativistic nonlinear Thomson scattering|journal=Nature|year=1998|volume=396|pages=653–655|doi=10.1038/25303|last2=Chen|first2=Szu-Yuan|last3=Maksimchuk|first3=Anatoly}}</ref>
Kekuatan relatif interaksi elektromagnetik antara dua partikel bermuatan seperti elektron dengan proton diberikan oleh [[konstanta struktur halus]]. Nilai konstanta ini tidak memiliki dimensi dan merupakan nisbah dua energi: energi elektrostatik tarikan (ataupun tolakan) pada pemisahan satu panjang gelombang Compton dengan energi rihat muatan. Ia bernilai ''α'' ≈ 7,297353 × 10<sup>−3</sup>, ataupun kira-kira sama dengan {{frac|1|137}}.<ref name="CODATA" />
Baris 757 ⟶ 825:
|first2=C. G.}}</ref><ref>{{cite book
|first=Jerry|last=Wilson|coauthors=Buffa, Anthony
|year=2000|title=College Physics|url=https://archive.org/details/collegephysicsvo00jerr|edition=4th
|page=[https://archive.org/details/collegephysicsvo00jerr/page/888 888]|publisher=Prentice Hall|isbn=0130824445}}</ref> Di sisi lain, foton berenergi tinggi dapat berubah menjadi elektron dan positron kembali dalam suatu proses yang dinamakan [[produksi pasangan]], namun hanya terjadi dengan keberadaan partikel bermuatan di dekatnya, seperti inti atom.<ref>{{cite journal
|last=Eichler|first=Jörg
|title=Electron–positron pair production in relativistic ion–atom collisions
Baris 773 ⟶ 841:
=== Atom dan molekul ===
{{main article|Atom}}
[[Berkas:O2 MolecularOrbitals Anim.gif|ka|jmpl|
Elektron dapat ''terikat'' pada inti atom melalui gaya tarik menarik Coulomb. Suatu sistem berelektron banyak yang terikat pada inti atom disebut sebagai atom. Jika jumlah elektron berbeda dari muatan listrik inti, atom tersebut dinamakan sebagai [[ion]]. Perilaku elektron terikat yang seperti gelombang dideskripsikan menggunakan fungsi matematika yang disebut [[orbital atom]]. Tiap-tiap orbital atom memiliki satu set bilangan kuantumnya sendiri, yaitu energi, momentum sudut, dan proyeksi momentum sudut. Menurut asas pengecualian Pauli, tiap orbital hanya dapat diduduki oleh dua elektron, yang harus berbeda dalam bilangan kuantum spinnya.
Baris 792 ⟶ 860:
|pages=3–34|volume=536
|publisher=Dordrecht, D. Reidel Publishing Company
|date=June
|location=Istanbul|doi=10.1063/1.1361756}}</ref>
Momentum sudut orbital elektron terkuantisasi. Oleh karena elektron bermuatan, ia menghasilkan momen magnetik orbital yang proposional terhadap momentum sudut. Keseluruhan momen magnetik sebuah atom adalah
[[Ikatan kimia]] antaratom terjadi sebagai akibat dari interaksi elektromagnetik, sebagaimana yang dijelaskan oleh hukum mekanika kuantum.<ref>{{cite book|author=Löwdin, Per Olov; Erkki Brändas, Erkki; Kryachko, Eugene S.|title=Fundamental World of Quantum Chemistry: A Tribute to the Memory of Per-
Olov Löwdin|pages=393–394|publisher=Springer|year=2003|isbn=140201290X|url=http://books.google.com/books?id=8QiR8lCX_qcC&pg=PA393|access-date=2010-04-14|archive-date=2023-03-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121725/https://books.google.com/books?id=8QiR8lCX_qcC&pg=PA393&hl=en|dead-url=no}}</ref> Ikatan yang terkuat terbentuk melalui [[ikatan kovalen|perkongsian]] elektron maupun [[transfer elektron]] di antara atom-atom, mengizinkan terbentuknya [[molekul]].<ref name=Pauling>{{cite book|last=Pauling|first=Linus C.|authorlink=Linus Pauling|year=1960|url=http://books.google.co.uk/books?id=L-1K9HmKmUUC|title=The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals: an introduction to modern structural chemistry|edition=3rd|publisher=Cornell University Press|isbn=0801403332|pages=4–10|access-date=2010-04-14|archive-date=2023-03-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121731/https://books.google.co.uk/books?id=L-1K9HmKmUUC&hl=en|dead-url=no}}</ref> Dalam molekul, pegerakan elektron dipengaruhi oleh beberapa inti atom dan elektron menduduki [[orbital molekul]], sama halnya dengan elektron yang menduduki [[orbital atom]] pada atom bebas.<ref>{{cite book|author=McQuarrie, Donald Allan; Simon, John Douglas|title=Physical Chemistry: A Molecular Approach|publisher=University Science Books|year=1997|pages=325–361|isbn=0935702997|url=http://books.google.com/books?id=f-bje0-DEYUC&pg=PA325|access-date=2010-04-14|archive-date=2023-03-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121743/https://books.google.com/books?id=f-bje0-DEYUC&pg=PA325&hl=en|dead-url=no}}</ref> Faktor mendasar pada struktur molekul adalah keberadaan [[pasangan elektron]]. Kedua elektron yang berpasangan memiliki spin yang berlawanan, mengizinkan keduanya menduduki orbital molekul yang sama tanpa melanggar asas pengecualian Pauli. Orbital-orbital molekul yang berbeda memiliki distribusi spasial rapatan elektron yang berbeda pula. Sebagai contohnya, pada elektron berpasangan yang terlibat dalam ikatan, elektron dapat ditemukan dengan probabilitas yang tinggi disekitar daerah inti atom tertentu yang sempit, manakala pada elektron berpasangan yang tidak terlibat dalam ikatan, ia dapat terdistribusi pada ruang yang luas di sekitar inti atom.<ref>{{cite journal
|last=Daudel
|first=R.
|date=1973-10-11
|title=The Electron Pair in Chemistry
|journal=Canadian Journal of Chemistry
|volume=52
|pages=1310–1320
|url=http://article.pubs.nrc-cnrc.gc.ca/ppv/RPViewDoc?issn=1480-3291&volume=52&issue=8&startPage=1310
|accessdate=2008-10-12
|doi=10.1139/v74-201
Baris 825 ⟶ 882:
|first3=M.E.
|last4=Borrett
|first4=D.S.
|archive-date=2014-01-08
|archive-url=https://web.archive.org/web/20140108105609/http://www.nrcresearchpress.com/action/cookieAbsent
|dead-url=yes
}}</ref>
=== Konduktivitas ===
Baris 835 ⟶ 896:
|last=Freeman|first=Gordon R.
|title=Triboelectricity and some associated phenomena
|url=https://archive.org/details/sim_materials-science-and-technology_1999-12_15_12/page/1454|journal=Materials science and technology
|year=1999|volume=15|issue=12
|pages=1454–1458}}</ref><ref>{{Cite journal
Baris 849 ⟶ 910:
|isbn=052182351X|url=http://books.google.com/books?id=tDpwhp2lOKMC&pg=PA15}}</ref>
Elektron tunggal yang bergerak dalam vakum diistilahkan sebagai elektron ''bebas''. Elektron-elektron dalam logam juga berperilaku seolah-olah bebas. Dalam kenyataannya, partikel yang umumnya diistilahkan elektron dalam logam dan padatan lainnya merupakan kuasi-elektron-[[kuasi-partikel]], yang memiliki muatan listrik, spin, dan momen magnetik yang sama dengan elektron asli, namun bermassa berbeda.<ref name="Liang-fu Lou">{{cite book|last=Lou|first=Liang-fu|title=Introduction to phonons and electrons|isbn=9789812384614|url=http://books.google.com/books?id=XMv-vfsoRF8C&pg=PA162|year=2003|publisher=World Scientific|pages=162,164}}</ref> Ketika elektron bebas bergerak dalam vakum ataupun dalam logam, ia akan menghasilkan aliran muatan yang disebut sebagai [[arus listrik]]. Arus listrik ini kemudian akan menghasilkan medan magnetik. Sebaliknya, arus dapat diciptakan pula dengan mengubah medan magnetik. Interaksi ini dinyatakan secara matematis menggunakan [[persamaan Maxwell]].<ref>{{cite book|first=Bhag S.|last=Guru|coauthors=Hızıroğlu, Hüseyin R.|year=2004|title=Electromagnetic Field Theory|pages=138, 276|publisher=Cambridge University Press|isbn=0521830168|url=http://books.google.com/books?id=b2f8rCngSuAC&pg=PA138}}{{Pranala mati|date=April 2023 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}</ref>
Pada suhu tertentu, tiap-tiap material memiliki [[konduktivitas listrik]] yang menentukan nilai arus listriknya ketika [[potensial listrik]] dialirkan kepadanya. Contoh benda yang memiliki konduktivitas listrik yang baik (disebut konduktor) misalnya emas dan tembaga, sedangkan gelas dan [[teflon]] adalah konduktor yang buruk. Dalam material [[dielektrik]], elektron tetap terikat pada atom penyusunnya dan material tersebut berperilaku seperti [[insulator]]. Sebaiknya logam memiliki struktur pita elektronik yang mengandung pita elektronik yang terisi sebagian. Keberadaan pita tersebut mengizinkan elektron dalam logam berperilaku seolah-olah bebas ([[elektron terdelokalisasi]]). Elektron yang terdelokalisasi ini tidak terikat pada atom apapun, sehingga ketika dialiri medan listrik, elektron tersebut akan bergerak bebas seperti gas ([[gas fermi]])<ref name="ziman">{{cite book
Baris 860 ⟶ 917:
|isbn=0198507798|url=http://books.google.com/books?id=UtEy63pjngsC&pg=PA260}}</ref> melalui material tersebut seperti elektron bebas.
Oleh karena tumbukan antara elektron dengan atom, [[kecepatan hanyutan]] elektron dalam konduktor memiliki kisaran milimeter per detik. Namun, [[kecepatan rambatan]] elektron biasanya adalah sekitar 75% kecepatan cahaya.<ref>{{cite journal|last=Main|first=Peter|date=1993-06-12|title=When electrons go with the flow: Remove the obstacles that create electrical resistance, and you get ballistic electrons and a quantum surprise|journal=New Scientist|volume=1887|page=30|url=http://www.newscientist.com/article/mg13818774.500-when-electrons-go-with-the-flow-remove-the-obstacles-thatcreate-electrical-resistance-and-you-get-ballistic-electrons-and-a-quantumsurprise.html|accessdate=2008-10-09|archive-date=2011-06-23|archive-url=https://web.archive.org/web/20110623141546/http://www.newscientist.com/article/mg13818774.500-when-electrons-go-with-the-flow-remove-the-obstacles-thatcreate-electrical-resistance-and-you-get-ballistic-electrons-and-a-quantumsurprise.html|dead-url=no}}</ref> Ini terjadi karena sinyal elektrik merambat sebagai gelombang, yang kecepatannya tergantung dari [[konstanta dielektrik]] material atau bahan.<ref>{{cite book
|first=Glenn R.|last=Blackwell|year=2000
|title=The Electronic Packaging Handbook
Baris 873 ⟶ 926:
|first=Alan|last=Durrant|year=2000|isbn=0750307218
|title=Quantum Physics of Matter: The Physical World
|url=https://archive.org/details/quantumphysicsof0000alan|page=[https://archive.org/details/quantumphysicsof0000alan/page/43 43], 71–78|publisher=CRC Press|page=http://books.google.com/books?id=F0JmHRkJHiUC&pg=PA43}}</ref>
Ketika didinginkan di bawah [[titik kritis|temperatur kritis]], material dapat mengalami transisi fase yang menyebabkannya kehilangan semua resistivitas arus listrik. Hal ini dinamakan [[superkonduktivitas]]. Dalam [[teori BCS]], perilaku ini dimodelkan oleh pasangan elektron yang memasuki keadaan kuantum [[kondensat Bose-Einstein]]. [[Pasangan Cooper]] ini memiliki gerakan yang dikopling oleh materi sekitar via getaran kekisi yang disebut [[fonon]], sehingga elektron dapat menghindari tumbukan dengan atom-atom material yang menciptakan hambatan listrik.<ref>{{cite web|author=Staff|year=2008|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1972/|title=The Nobel Prize in Physics 1972|publisher=The Nobel Foundation|accessdate=2008-10-13|archive-date=2008-10-11|archive-url=https://web.archive.org/web/20081011050516/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1972/|dead-url=no}}</ref> (Pasangan Cooper memiliki jari-jari sekitar 100 nm, sehingga dapat bertumpang tindih satu sama lain.)<ref>{{cite journal
|last=Kadin|first=Alan M.
|title=Spatial Structure of the Cooper Pair
Baris 891 ⟶ 940:
|url=http://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090730141607.htm
|title=Discovery About Behavior Of Building Block Of Nature Could Lead To Computer Revolution
|date=2009-07-31
|work=ScienceDaily.com |accessdate=2009-08-01
|archive-date=2019-04-04
|archive-url=https://web.archive.org/web/20190404130054/https://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090730141607.htm
|dead-url=no
}}</ref><ref>{{cite journal
|last=Jompol
|first=Yodchay |date=2009-07-31
|title=Probing Spin-Charge Separation in a Tomonaga-Luttinger Liquid |journal=Science
|volume=325 |issue=5940 |pages=597–601
|doi=10.1126/science.1171769 |url=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5940/597
|accessdate=2009-08-01 |pmid=19644117
|last2=Ford
Baris 915 ⟶ 974:
|first8=TW
|last9=Schofield
|first9=AJ
|archive-date=2009-08-08
|archive-url=https://web.archive.org/web/20090808102415/http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5940/597
|dead-url=no
}}</ref> Spinon memiliki spin dan momen magnetik, sedangkan holon memiliki muatan listrik.
=== Gerak dan energi ===
Menurut teori [[relativitas khusus]] [[Albert Einstein|Einstein]], seiring dengan bertambahnya kecepatan elektron mendekati [[kecepatan cahaya]], [[massa|massa relativitas]] elektron akan meningkat menurut pemantau, sehingga membuatnya semakin sulit mempercepat diri dari kerangka acuan pemantau. Kecepatan elektron dapat mendekati, tetapi tidak dapat mencapai, kecepatan cahaya dalam vakum senilai ''c''. Namun, ketika elektron yang bergerak mendekati kecepatan cahaya ''c'' dimasukkan ke dalam media dielektrik seperti air, kecepatan cahaya lokal secara signifikan kurang dari ''c'', sehingganya elektron bergerak melebihi kecepatan cahaya dalam medium tersebut. Ketika elektron berinteraksi dengan medium tersebut, interaksi ini akan menghasilkan pendaran cahaya yang dinamakan [[radiasi Cherenkov]].<ref>{{cite web|author=Staff|year=2008|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1958/|title=The Nobel Prize in Physics 1958, for the discovery and the interpretation of the Cherenkov effect|publisher=The Nobel Foundation|accessdate=2008-09-25|archive-date=2008-10-18|archive-url=https://web.archive.org/web/20081018162638/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1958/|dead-url=no}}</ref>
[[Berkas:Lorentz factor.svg|jmpl|ka|Faktor Lorentz sebagai fungsi kecepatan. Ia bermula dari nilai 1 dan menuju ketakterhinggaan seiring dengan ''v'' mendekati ''c''.]]
Baris 928 ⟶ 987:
:<math>\displaystyle K_e = (\gamma - 1)m_e c^2,</math>
dengan ''m''<sub>e</sub> adalah massa elektron. Sebagai contohnya, pemercepat linear Stanford dapat mempercepat elektron mencapai 51 GeV.<ref>{{cite web
|author=Staff
|date=2008-08-26 |url=http://www2.slac.stanford.edu/vvc/theory/relativity.html |title=Special Relativity
|publisher=Stanford Linear Accelerator Center
|accessdate=2008-09-25
|archive-date=2008-08-28
|archive-url=https://web.archive.org/web/20080828113927/http://www2.slac.stanford.edu/VVC/theory/relativity.html
|dead-url=no
}}</ref> Angka memiliki nilai ''γ'' sebesar hampir 100.000, karena massa sebuah elektron adalah 0,51 MeV/''c''<sup>2</sup>. [[Momentum relativistik]] elektron ini 100.000 kali lebih besar daripada momentum yang diprediksikan oleh mekanika klasik untuk sebuah elektron yang bergerak dengan kecepatan yang sama.<ref group=cat>Dengan mencari kecepatan elektron dan menggunakan pendekatan untuk nilai ''γ'' yang besar, kita akan mendapatkan:
:<math>\begin{alignat}{2}
Baris 938 ⟶ 1.002:
\end{alignat}</math></ref>
Oleh karena elektron dapat berperilaku seperti gelombang, ia akan memiliki karakteristik [[panjang gelombang de Broglie]]. Nilai ini adalah ''λ''<sub>e</sub> = ''h''/''p'' dengan ''h'' adalah [[konstanta Planck]] dan ''p'' adalah momentum.<ref name="de_broglie"/> Untuk 51 GeV elektron di atas, panjang gelombangnya adalah sekitar 2,4 × 10<sup>−17</sup> m. Nilai ini cukup kecil untuk menjelajahi struktur yang lebih kecil dari inti atom.<ref>{{cite book|first=Steve|last=Adams|year=2000|title=Frontiers: Twentieth Century Physics|page=215|publisher=CRC Press|isbn=0748408401|url=http://books.google.com/books?id=yIsMaQblCisC&pg=PA215|access-date=2010-04-17|archive-date=2023-03-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121849/https://books.google.com/books?id=yIsMaQblCisC&pg=PA215&hl=en|dead-url=no}}</ref>
== Pembentukan ==
Baris 951 ⟶ 1.011:
|first=Paul F.|last=Lurquin|year=2003
|title=The Origins of Life and the Universe
|url=https://archive.org/details/originslifeunive00lurq_391|page=[https://archive.org/details/originslifeunive00lurq_391/page/n13 2]|publisher=Columbia University Press
|isbn=0231126557}}</ref> Beberapa milidetik setelah ''Big Bang'', temperatur alam semesta lebih dari 10 miliar [[kelvin]] dan foton memiliki energi rata-rata lebih dari satu juta [[elektronvolt]]. Foton ini memiliki energi yang cukup sehingganya dapat bereaksi satu sama lainnya membentuk pasangan elektron dan positron,
:<math>\gamma + \gamma \leftrightharpoons \mathrm e^{+} + \mathrm e^{-},</math>
Baris 959 ⟶ 1.019:
|publisher=Macmillan|isbn=080507256X}}</ref>
Semasa proses [[leptogenesis (fisika)|leptogenesis]], terdapat jumlah elektron yang lebih banyak daripada positron. Sampai sekarang, masihlah belum jelas mengapa elektron dapat berjumlah lebih banyak daripada positron.<ref>{{cite journal|last=Christianto|first=Vic|title=Thirty Unsolved Problems in the Physics of Elementary Particles|journal=Progress in Physics|year=2007|volume=4|pages=112–114|url=http://www.ptep-online.com/index_files/2007/PP-11-16.PDF|format=PDF|accessdate=2008-09-04|archive-date=2008-09-10|archive-url=https://web.archive.org/web/20080910175108/http://www.ptep-online.com/index_files/2007/PP-11-16.PDF|dead-url=yes}}</ref> Sekitar satu dari satu miliar elektron lolos dari proses pemusnahan. Kelebihan jumlah proton dibandingkan antiproton juga terjadi dalam kondisi [[asimetri barion]], menyebabkan muatan total alam semesta menjadi nol.<ref>{{cite journal
|last=Kolb|first=Edward W.
|title=The Development of Baryon Asymmetry in the Early Universe|journal=Physics Letters B
|date=1980-04-07|volume=91|issue=2|pages=217–221
|doi=10.1016/0370-2693(80)90435-9
}}</ref><ref>{{cite web|last=Sather|first=Eric|date=Spring/Summer 1996|url=http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/26/1/26-1-sather.pdf|format=PDF|title=The Mystery of Matter Asymmetry|work=Beam Line|publisher=University of Stanford|accessdate=2008-11-01|archive-date=2008-10-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20081012012543/http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/26/1/26-1-sather.pdf|dead-url=no}}</ref> Proton dan neutron yang tidak musnah kemudian mulai berpartisipasi dalam reaksi [[nukleosintesis]], membentuk isotop [[hidrogen]] dan [[helium]], serta sekelumit [[litium]]. Proses ini mencapai puncaknya setelah lima menit.<ref>{{cite web
|last=Burles|first=Scott
|coauthors=Nollett, Kenneth M.; Turner, Michael S.
Baris 981 ⟶ 1.032:
:<math>\mathrm n \Rightarrow \mathrm p + \mathrm e^{-} + \bar{\mathrm \nu}_\mathrm e,</math>
dengan {{subatomicParticle|neutron}} adalah neutron, {{subatomicParticle|proton}} adalah proton dan {{subatomicParticle|electron antineutrino}} adalah [[Antineutrino|antineutrino elektron]]. Selama 300.000-400.000 tahun ke depan, energi elektron yang berlebih masih sangat kuat sehingganya tidak berikatan dengan [[inti atom]].<ref>{{cite journal
|last=Boesgaard
|first=A. M. |title=Big bang
|journal=Annual review of astronomy and astrophysics
|year=1985
|volume=23
|issue=2
|pages=319–378
|url=http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/bib_query?1985ARA%26A..23..319B
|accessdate=2008-08-28
|doi=10.1146/annurev.aa.23.090185.001535
|last2=Steigman
|first2=G
|archive-date=2016-06-03
|archive-url=https://web.archive.org/web/20160603171520/http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/bib_query?1985ARA&A..23..319B
|dead-url=no
}}</ref> Setelah itu, periode rekombinasi terjadi, saat atom netral mulai terbentuk dan alam semesta yang mengembang menjadi transparan terhadap radiasi.<ref name="science5789">{{cite journal|last=Barkana|first=Rennan|title=The First Stars in the Universe and Cosmic Reionization|journal=Science|date=2006-08-18|volume=313|issue=5789|pages=931–934|url=http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/313/5789/931|accessdate=2008-11-01|doi=10.1126/science.1125644|pmid=16917052|archive-date=2008-12-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20081207051059/http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/313/5789/931|dead-url=no}}</ref>
Kira-kira satu juta tahun setelah ''big bang'', generasi [[bintang]] pertama mulai terbentuk.<ref name="science5789"/> Dalam bintang, [[nukleosintesis bintang]] mengakibatkan pembentukan positron dari [[fusi nuklir|penggabungan]] inti atom. Partikel antimateri ini dengan segera memusnahkan elektron dan melepaskan sinar gama. Oleh sebab itu, terjadi penurunan jumlah elektron yang diikuti dengan peningkatan jumlah neutron dengan kuantitas yang sama. Walau demikian, proses [[evolusi bintang]] dapat pula mengakibatkan sintesis isotop-isotop radioaktif. Beberapa isotop tersebut kemudian dapat menjalani peluruhan beta negatif dan memancarkan elektron dan antineutrino dari inti atom.<ref>{{cite journal
Baris 1.009 ⟶ 1.064:
|last=Rodberg|first=L. S.
|title=Fall of Parity: Recent Discoveries Related to Symmetry of Laws of Nature
|url=https://archive.org/details/sim_science_1957-04-05_125_3249/page/n5|journal=Science|year=1957|volume=125
|issue=3249|pages=627–633
|doi=10.1126/science.125.3249.627
Baris 1.021 ⟶ 1.076:
|journal=The Astrophysical Journal|volume=522|issue=1
|pages=413–418|year=1999
|doi=10.1086/307647|bibcode=1999ApJ...522..413F}}</ref> Menurut [[fisika klasik]], objek luar angkasa yang sangat berat ini menghasilkan gaya tarik gravitasi yang sangat besar sehingganya tiada benda apapun, termasuk [[radiasi elektromagnetik]], yang dapat lolos dari [[jari-jari Schwarzschild]]. Namun, dipercayai bahwa efek mekanika kuantum mengizinkan [[radiasi Hawking]] dipancarkan pada jarak ini. Elektron (dan positron) diperkirakan diciptakan di [[horizon
Ketika pasangan-pasangan partikel maya (seperti elektron dan positron) tercipta disekitar horizon peristiwa, distribusi spasial acak partikel-partikel ini mengizinkan salah satu partikel muncul pada bagian eksterior; proses ini disebut sebagai [[penerowongan kuantum]]. [[Potensial gravitasi]] lubang hitam kemudian dapat memasok energi yang mengubah partikel maya menjadi partikel nyata, mengizinkannya beradiasi keluar menuju luar angkasa.<ref>{{cite journal
Baris 1.040 ⟶ 1.095:
<!-- Other sources -->
[[Sinar kosmis]] adalah partikel-partikel yang bergerak di luar angkasa dengan energi yang tinggi. Energi sebesar {{nowrap|3,0 × 10<sup>20</sup> eV}} telah tercatat.<ref>{{cite journal
|last=Halzen
|first=F. |title=High-energy neutrino astronomy: the cosmic ray connection
|journal=Reports on Progress in Physics |year=2002
|volume=66 |pages=1025–1078 |url=http://adsabs.harvard.edu/abs/2002astro.ph..4527H
|accessdate=2008-08-28
|doi=10.1088/0034-4885/65/7/201
|last2=Hooper
|first2=Dan
|archive-date=2013-08-27
|archive-url=https://web.archive.org/web/20130827115413/http://adsabs.harvard.edu/abs/2002astro.ph..4527H
|dead-url=no
}}</ref> Ketika partikel-partikel ini bertumbukan dengan nukleon di atmosfer [[Bumi]], hujanan partikel-partikel dihasilkan, termasuk pula [[pion]].<ref>{{cite journal|first=James F|last=Ziegler
|title=Terrestrial cosmic ray intensities
|journal=IBM Journal of Research and Development
|pages=117–139|volume=42|issue=1
|doi=10.1147/rd.421.0117}}</ref> Lebih dari setengah radiasi kosmis yang terpantau dari permukaan Bumi terdiri dari [[muon]]. Partikel ini merupakan sejenis lepton yang dihasilkan di atmosfer bagian atas melalui peluruhan pion. Muon, pada gilirannya, dapat meluruh menjadi elektron maupun positron. Oleh karena itu, untuk pion bermuatan negatif {{subatomicParticle|Pion-}},<ref>{{cite news|last=Sutton|first=Christine|date=1990-08-04|title=Muons, pions and other strange particles|work=New Scientist|url=http://www.newscientist.com/article/mg12717284.700-muons-pions-and-other-strange-particles-.html|accessdate=2008-08-28|archive-date=2011-06-23|archive-url=https://web.archive.org/web/20110623141531/http://www.newscientist.com/article/mg12717284.700-muons-pions-and-other-strange-particles-.html|dead-url=no}}</ref>
:<math>\displaystyle \mathrm \pi^{-} \rightarrow \mathrm \mu^{-} + \bar{\mathrm \nu_{\mathrm \mu}},</math>
:<math>\displaystyle \mathrm \mu^{-} \rightarrow \mathrm e^{-} + \bar{\mathrm \nu}_\mathrm e +\mathrm \nu_{\mathrm \mu},</math>
Baris 1.061 ⟶ 1.120:
== Pengamatan ==
[[Berkas:Aurore australe - Aurora australis.jpg|ka|jmpl|Kebanyakan [[aurora]] disebabkan oleh elektron energetik yang mengendap ke dalam [[atmosfer]].<ref>{{cite news|last=Wolpert|first=Stuart|date=2008-07-24|title=Scientists solve 30-year-old aurora borealis mystery|publisher=University of California|url=http://www.universityofcalifornia.edu/news/article/18277|accessdate=2008-10-11|archive-date=2008-08-17|archive-url=https://web.archive.org/web/20080817094058/http://www.universityofcalifornia.edu/news/article/18277|dead-url=yes}}</ref>]]
Pengamatan elektron dari jauh memerlukan alat yang mampu mendeteksi energi radiasi elektron tersebut. Sebagai contohnya, dalam lingkungan berenergi tinggi seperti [[korona]] bintang, elektron bebas yang berbentuk [[plasma]] meradiasikan energinya oleh karena ''[[Bremsstrahlung]]''. Gas elektron dapat menjalani [[osilasi plasma]], yang merupakan gelombang yang disebabkan oleh variasi pada rapatan elektron yang sinkron. Hal ini kemudian menghasilkan emisi energi yang dapat dideteksi menggunakan [[teleskop radio]].<ref>{{cite journal
|last=Gurnett|first=Donald A.
Baris 1.074 ⟶ 1.130:
|first2=RR}}</ref>
[[Frekuensi]] sebuah [[foton]] berbanding lurus dengan energinya. Elektron yang terikat pada inti atom dengan aras energi tertentu akan menyerap ataupun memancarkan foton pada frekuensi aras energi tersebut. Contohnya, ketika atom diiradiasi oleh sumber energi berspektrum lebar, garis-garis absorpsi tertentu akan muncul pada spektrum radiasi yang ditransmisikan. Tiap-tiap unsur ataupun molekul yang berbeda akan menampakkan garis-garis spektrum yang berbeda-beda pula. Pengukuran [[spektroskopi]] terhadap kekuatan dan lebar garis-garis spektrum ini memungkinkan penentuan komposisi kimia dan sifat fisika suatu zat.<ref>{{cite web|last=Martin|first=W. C.|coauthors=Wiese, W. L.|year=2007|url=http://physics.nist.gov/Pubs/AtSpec/|title=Atomic Spectroscopy: A Compendium of Basic Ideas, Notation, Data, and Formulas|publisher=National Institute of Standards and Technology|accessdate=2007-01-08|archive-date=2007-02-08|archive-url=https://web.archive.org/web/20070208113156/http://physics.nist.gov/Pubs/AtSpec/|dead-url=no}}</ref><ref>{{cite book|last=Fowles|first=Grant R.|year=1989|title=Introduction to Modern Optics|publisher=Courier Dover Publications|isbn=0486659577|url=http://books.google.com/books?id=SL1n9TuJ5YMC&pg=PA227|pages=227–233|access-date=2010-04-29|archive-date=2023-03-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121737/https://books.google.com/books?id=SL1n9TuJ5YMC&pg=PA227&hl=en|dead-url=no}}</ref>
Dalam laboratorium, interaksi elektron individu dapat dipantau menggunakan [[detektor partikel]], yang memungkinkan pengukuran sifat-sifat fisika elektron seperti energi, spin, dan muatannya.<ref name="grupen"/> Dikembangkannya [[perangkap ion caturkutub|perangkap Paul]] dan [[perangkap Penning]] mengizinkan partikel bermuatan diperangkap ke dalam suatu daerah tertentu untuk masa yang lama. Hal ini mengizinkan pengukuran yang cermat mengenai sifat dan ciri partikel. Dalam satu percobaan, perangkap Penning dapat memerangkap satu elektron tunggal dalam periode waktu 10 bulan.<ref name="nobel1989">{{cite web|author=Staff|year=2008|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1989/illpres/|title=The Nobel Prize in Physics 1989|publisher=The Nobel Foundation|accessdate=2008-09-24|archive-date=2008-09-28|archive-url=https://web.archive.org/web/20080928042325/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1989/illpres/|dead-url=no}}</ref> Momen magnetik elektron yang telah diukur, telah mencapai presisi pengukuran hingga 11 digit. Pada saat itu (1980), pengukuran ini lebih akurat daripada pengukuran konstanta fisika lainnya.<ref>{{cite journal|last=Ekstrom|first=Philip|title=The isolated Electron|journal=Scientific American|year=1980|volume=243|issue=2|pages=91–101|url=http://tf.nist.gov/general/pdf/166.pdf|format=PDF|accessdate=2008-09-24|archive-date=2008-10-02|archive-url=https://web.archive.org/web/20081002032952/http://tf.nist.gov/general/pdf/166.pdf|dead-url=no}}</ref>
Gambar video pertama yang memperlihatkan distribusi energi elektron direkam oleh sekelompok ilmuwan di [[Universitas Lund]] Swedia pada Februari 2008. Para ilmuwan ini menggunakan kilatan cahaya yang sangat pendek, disebut sebagai pulsa attosekon (10<sup>−18</sup>), mengizinkan gerak elektron dipantau untuk pertama kalinya.<ref>{{cite web
|last=Mauritsson
|first=Johan |url=http://www.atto.fysik.lth.se/video/pressrelen.pdf
|title=Electron filmed for the first time ever
|format=PDF
|publisher=Lunds Universitet |accessdate=2008-09-17
|archive-date=2009-03-25
|archive-url=https://web.archive.org/web/20090325194101/http://www.atto.fysik.lth.se/video/pressrelen.pdf
|dead-url=yes
}}</ref><ref name=Mauritsson>{{cite journal
|last=Mauritsson
|first=J. |year=2008 |url=http://www.atto.fysik.lth.se/publications/papers/MauritssonPRL2008.pdf |format=pdf |title=Coherent Electron Scattering Captured by an Attosecond Quantum Stroboscope
|journal=Physical Review Letters
|volume=100 |page=073003
|doi=10.1103/PhysRevLett.100.073003 |last2=Johnsson
|first2=P.
Baris 1.120 ⟶ 1.168:
|last7=Schafer
|first7=K. J.
|access-date=2010-04-29
|archive-date=2017-02-27
|archive-url=https://web.archive.org/web/20170227150021/http://www.atomic.physics.lu.se/research/attosecond-physics/
|dead-url=no
}}</ref>
Baris 1.131 ⟶ 1.183:
=== Berkas partikel ===
[[Berkas:Nasa Shuttle Test Using Electron Beam full.jpg|ka|jmpl|Semasa uji [[terowongan angin]] [[NASA]], sebuah model [[Pesawat ulang-alik]] ditembakkan hujan elektron untuk mensimulasikan efek gas pengion sewaktu memasuki bumi.<ref>{{cite web
|author=Staff
|date=1975-04-14 |url=http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2000-003012.html
|title=Image # L-1975-02972
|publisher=Langley Research Center, NASA
|accessdate=2008-09-20
|archive-date=2008-12-07
|archive-url=https://web.archive.org/web/20081207041522/http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2000-003012.html
|dead-url=yes
}}</ref>]]
[[Sinar katode|Berkas elektron]] digunakan dalam proses [[pengelasan berkas elektron|pengelasan]],<ref>{{cite web|last=Elmer|first=John|date=2008-03-03|url=https://www.llnl.gov/str/MarApr08/elmer.html|title=Standardizing the Art of Electron-Beam Welding|publisher=Lawrence Livermore National Laboratory|accessdate=2008-10-16|archive-date=2013-08-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20130829210841/https://www.llnl.gov/str/MarApr08/elmer.html|dead-url=yes}}</ref> yang mengizinkan rapatan energi sampai sebesar {{nowrap|10<sup>7</sup> W·cm<sup>−2</sup>}} diterapkan pada sasaran sempit berdiameter {{nowrap|0,1–1,3 mm}} dan biasanya tidak memerlukan bahan isi. Teknik pengelasan ini harus dilakukan dalam kondisi vakum, sehingga berkas elektron tidak berinteraksi dengan gas sebelum mencapai target. Tekni ini dapat digunakan untuk menyatukan bahan-bahan konduktif yang tidak cocok dilas menggunakan teknik pengelasan biasa.<ref>{{cite book
|first=Helmut|last=Schultz|year=1993
|title=Electron Beam Welding|pages=2–3
Baris 1.161 ⟶ 1.213:
|publisher=CRC Press|url=http://books.google.com/books?id=9bk3gJeQKBYC&pg=PA53|isbn=0849308267}}</ref>
[[Pemrosesan berkas elektron]] digunakan untuk mengiradiasi material agar sifat-sifat fisikanya berubah ataupun untuk tujuan [[sterilisasi]] produk makanan dan medis.<ref>{{cite conference|first=Yves|last=Jongen|coauthors=Herer, Arnold|title=Electron Beam Scanning in Industrial Applications|booktitle=APS/AAPT Joint Meeting|date=May 2–5, 1996|publisher=American Physical Society|url=http://adsabs.harvard.edu/abs/1996APS..MAY.H9902J|accessdate=2008-10-16|archive-date=2013-08-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20130827120516/http://adsabs.harvard.edu/abs/1996APS..MAY.H9902J|dead-url=no}}</ref> Dalam [[terapi radiasi]] berkas elektron dihasilkan oleh pemercepat liner untuk pengobatan tumor superfisial. Oleh karena berkas elektron hanya menembus kedalaman yang terbatas sebelum diserap, biasanya sampai dengan 5 cm untuk elektron berenergi 5–20 MeV, [[terapi elektron]] berguna untuk mengobati lesi kulit seperti [[karsinoma sel basal]]. Berkas elektron dapat digunakan untuk mensuplemen perawatan daerah-daerah yang telah diiradiasi oleh [[sinar-X]].<ref>{{cite journal|last=Beddar|first=A. S.|title=Mobile linear accelerators for intraoperative radiation therapy|journal=AORN Journal|year=2001|url=http://findarticles.com/p/articles/mi_m0FSL/is_/ai_81161386|accessdate=2008-10-26|volume=74|page=700|doi=10.1016/S0001-2092(06)61769-9|archive-date=2015-08-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20150812070619/http://findarticles.com/p/articles/mi_m0FSL/is_/ai_81161386|dead-url=no}}</ref><ref>{{cite web|last=Gazda|first=Michael J.|coauthors=Coia, Lawrence R.|date=2007-06-01|url=http://www.cancernetwork.com/cancer-management/chapter02/article/10165/1165822|title=Principles of Radiation Therapy|publisher=Cancer Network|accessdate=2008-10-26|archive-date=2009-04-06|archive-url=https://web.archive.org/web/20090406144402/http://www.cancernetwork.com/cancer-management/chapter02/article/10165/1165822|dead-url=no}}</ref>
[[Pemercepat partikel]] menggunakan medan listrik untuk membelokkan elektron dan antipartikelnya mencapai energi tinggi. Oleh karena partikel ini bergerak melalui medan magnetik, ia memancarkan radiasi sinkrotron. Intensitas radiasi ini bergantung pada spin, yang menyebabkan polarisasi berkas elektron (dikenal sebagai [[efek Sokolov-Ternov]]). Berkas elektron yang terpolarisasi ini dapat digunakan dalam berbagai eksperimen. Radiasi [[sinkotron]] juga dapat digunakan untuk pendinginan berkas elektron, yang menurunkan sebaran momentum partikel. Seketika partikel telah dipercepat sampai pada energi yang ditentukan, elektron dan positron ditumbukkan. Emisi energi yang dihasilkan oleh tumbukan tersebut dipantau menggunakan [[detektor partikel]] dan dipelajari dalam [[fisika partikel]].<ref>{{cite book
Baris 1.186 ⟶ 1.224:
[[Difraksi elektron berenergi rendah]] (''Low-energy electron diffraction'') adalah suatu metode penghujanan bahan-bahan kristalin dengan [[cahaya kolimasi|berkas kolimasi]] elektron untuk kemudian dipantau pola-pola difraksi yang dihasilkan untuk menentukan struktur material tersebut. Energi yang diperlukan pada umumnya berkisar antara 20–200 eV.<ref>{{cite book
|author=Oura, K.; Lifshifts, V. G.; Saranin, A. A.; Zotov, A. V.; Katayama, M.|title=Surface Science: An Introduction
|url=https://archive.org/details/surfacesciencein0000unse_n1m1|publisher=Springer-Verlag|year=2003|pages=
|isbn=3540005455}}</ref> [[Difraksi elektron berenergi tinggi refleksi]] (''reflection high energy electron diffraction'') adalah teknik yang menggunakan refleksi berkas elektron yang ditembakkan pada berbagai sudut rendah untuk mengkarakterisasikan permukaan material kritsalin. Energi berkas biasanya berkisar antara 8–20 keV dan sudut tembakan adalah 1–4°.<ref>{{cite book|author=Ichimiya, Ayahiko; Cohen, Philip I.|year=2004|title=Reflection High-energy Electron Diffraction|publisher=Cambridge University Press|page=1|isbn=0521453739|url=http://books.google.com/books?id=AUVbPerNxTcC&pg=PA1|access-date=2010-05-01|archive-date=2023-03-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20230327121732/https://books.google.com/books?id=AUVbPerNxTcC&pg=PA1&hl=en|dead-url=no}}</ref><ref>{{cite journal
|last=Heppell|first=T. A.|title=A combined low energy and reflection high energy electron diffraction apparatus
|journal=Journal of Scientific Instruments
Baris 1.197 ⟶ 1.231:
|doi=10.1088/0950-7671/44/9/311}}</ref>
[[Mikroskop elektron]] mengarahkan berkas elektron yang difokuskan kepada suatu spesimen. Pada saat berkas berinteraksi dengan spesimen, beberapa elektron berubah sifatnya, misalnya pada arah pergerakan, sudut, energi, dan fase relatif elektron. Dengan mencatat perubahan pada berkas elektron, para ilmuwan dapat menghasilkan citra material yang diperbesar tersebut.<ref>{{cite web|first=D.|last=McMullan|year=1993|title=Scanning Electron Microscopy: 1928–1965|publisher=University of Cambridge|url=http://www-g.eng.cam.ac.uk/125/achievements/mcmullan/mcm.htm|accessdate=2009-03-23|archive-date=2018-01-22|archive-url=https://web.archive.org/web/20180122104847/http://www-g.eng.cam.ac.uk/125/achievements/mcmullan/mcm.htm|dead-url=no}}</ref>
== Lihat pula ==
Baris 1.220 ⟶ 1.250:
| url = http://www.aip.org/history/electron/
| publisher = [[American Institute of Physics]], Center for History of Physics
| access-date = 2011-09-30
| archive-date = 2008-03-16
| archive-url = https://web.archive.org/web/20080316233916/http://www.aip.org/history/electron/
| dead-url = yes
}}
* {{cite web
| title = Particle Data Group
Baris 1.238 ⟶ 1.272:
{{featured article}}
{{Authority control}}
[[Kategori:Elektron| ]]
[[Kategori:Fisika atom]]
[[Kategori:Kimia]]
[[Kategori:Atom]]
[[Kategori:Partikel elementer]]
| |||