Lihat sumber bagi Elektron

{{otheruses}}
{{Infobox Particle
|name            = Elektron
|num_types       =
|composition     = [[Zarah asas]]<ref name="prl50">{{cite journal | last = Eichten | first = E.J. | last2 = Peskin | first2 = M.E. | last3 = Peskin | first3 = M. | year = 1983 | title = New Tests for Quark and Lepton Substructure | journal = [[Physical Review Letters]] | volume = 50 | pages = 811–814 | issue = 11 | doi = 10.1103/PhysRevLett.50.811 | bibcode=1983PhRvL..50..811E}}</ref>
|statistics      = [[Fermion]]
|group           = [[Lepton]]
|generation      = Pertama
|interaction     = [[Graviti]], [[daya Lorentz]], [[daya nukleus lemah]]
|antiparticle    = [[Positron]] (atau antielektron)
|theorized       = [[Richard Laming]] (1838–1851),<ref name="farrar">{{cite journal | last = Farrar | first = W.V. | year = 1969 | title = Richard Laming and the Coal-Gas Industry, with His Views on the Structure of Matter | journal = [[Annals of Science]] | volume = 25 | pages = 243–254 | doi =10.1080/00033796900200141 | issue = 3}}</ref><br>[[George Johnstone Stoney|G. Johnstone Stoney]] (1874) dan lain-lain.<ref name="arabatzis">{{cite book | last = Arabatzis | first = T. | year = 2006 | title = Representing Electrons: A Biographical Approach to Theoretical Entities | url = https://books.google.com/?id=rZHT-chpLmAC&pg=PA70 | pages = 70–74, 96 | publisher = University of Chicago Press | isbn = 978-0-226-02421-9}}</ref><ref name="buchwald1">{{cite book | last = Buchwald | first = J.Z. | last2 = Warwick | first2 = A. | year = 2001 | title = Histories of the Electron: The Birth of Microphysics | url = https://books.google.com/?id=1yqqhlIdCOoC&pg=PA195 | pages = 195–203 | publisher = [[MIT Press]] | isbn = 978-0-262-52424-7|ref=refBaW2001}}</ref>
|discovered      = [[J. J. Thomson]] (1897)<ref name="thomson"/>
|symbol          = {{SubatomicParticle|Electron}}, {{SubatomicParticle|beta-}}
|mass            = {{val|9.1093837015|(28)|e=-31|ul=kg}}<ref name="CODATA">{{cite journal | last = Mohr | first = P.J. | last2 = Taylor | first2 = B.N. | last3 = Newell | first3 = D.B. | year = 2 | title = CODATA recommended values of the fundamental physical constants | journal = [[Reviews of Modern Physics]] | volume = 80 | pages = 633–730 | doi = 10.1103/RevModPhys.80.633 | bibcode=2008RvMP...80..633M | issue = 2|arxiv = 0801.0028 | citeseerx = 10.1.1.150.1225 }}</ref><br /><!--
                 -->{{val|5.48579909070|(16)|e=-4|ul=u}}<ref name="2014 CODATA">
P.J. Mohr, B.N. Taylor, and D.B. Newell, "The 2014 CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants". This database was developed by J. Baker, M. Douma, and S. Kotochigova. Available: [http://physics.nist.gov/constants]. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD 20899.</ref><br /><!--
                 -->[{{val|1822.8884845|(14)}}]<sup>−1</sup>&nbsp;u<ref group=note>Penyebut versi pacahan ialah songsangan nilai perpuluhan (serta nilai ketidaktentuan piawai relatif {{val|4.2|e=-13|ul=u}}).</ref><br /><!--
                 -->{{val|0.51099895000|(15)|ul=MeV/c2}}<ref name="CODATA2018">"2018 CODATA recommended values" https://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html</ref>
|electric_charge = {{val|-1|ul=e}}<ref group=note>Cas elektron ialah nilai negatif bagi [[cas asas]] yang menjadi nilai positif bagi proton.</ref><br /><!--
                 -->{{val|-1.602176634|e=-19|ul=C}}<ref name="CODATA2018" /><br /><!--
                 -->{{val|-4.80320451|(10)|e=-10|u=[[Statcoulomb|esu]]}}
|magnetic_moment  = {{gaps|−1.001|159|652|180|91(26)|u=[[Bohr magneton|μ<sub>B</sub>]]}}<ref name="2014 CODATA" />
|spin             = {{sfrac|1|2}}
|weak_isospin    = {{nowrap|[[Kiral (fizik)|Kiri]]: −{{sfrac|1|2}}, Kanan: 0}}
|weak_hypercharge= {{nowrap|Kiri: -1, Kanan: −2}}
| mean_lifetime   = Stabil ( > {{val|6.6|e=28|u=tahun}}<ref name=bx2015>{{cite journal
 | last = Agostini |first=M. |display-authors=etal |collaboration=[[Borexino]] Collaboration
 | year = 2015
 | title = Test of Electric Charge Conservation with Borexino
 | journal = [[Physical Review Letters]]
 | volume = 115 | issue = 23 | pages = 231802
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.115.231802
 | bibcode =  2015PhRvL.115w1802A
 | arxiv = 1509.01223
 | pmid=26684111
}}</ref>)
}}
{{Model piawai fizik zarah}}

'''Elektron''' adalah satu [[zarah subatom]] [[zarah keunsuran|keunsuran]] berjisim ringan yang membawa cas negatif [[cas elektrik]]. Elektron mempunyai [[spin]] 1/2 ([[fermion]]), tidak terlibat di dalam [[salingtindak kuat]] ([[lepton]]) dan tidak mempunyai substruktur. Bersama dengan [[nukleus atom]], elektron membina [[Atom|atom-atom]]; mereka bertanggungjawab kepada [[ikatan kimia]]. Pengaliran [[elektrik]] dalam [[pengalir (bahan)|pengalir (pengkonduksi)]] pepejal  adalah disebabkan pergerakan elektron-elektron.
== Pendahuluan ==
Dalam sesuatu [[atom]], elektron mengelilingi [[nukleus atom]] bagi [[proton]] dan [[neutron]] dalam [[tatarajah elektron]].  

Elektron-elektron yang bergerak menghasilkan [[arus elektrik]] yang boleh dipergunakan oleh [[ahli sains|ahli-ahli sains]] dan [[jurutera|jurutera-jurutera]] untuk mengukur banyak sifat fizik. Arus elektrik wujud untuk tempoh yang terbatas dan menghasilkan [[elektrik]] (pergerakan cas) yang boleh dimanfaatkan sebagai cara yang praktik untuk melakukan kerja.

Pemahamanan tentang elektron-elektron telah berubah secara dramatik sejak beberapa abad yang lalu, dengan perubahan yang paling penting mungkin merupakan perkembangan [[mekanik kuantum]] pada [[abad ke-20]] dan idea [[kedualan zarah-gelombang]], iaitu elektron menampilkan kedua-dua sifat zarah dan gelombang. Yang serupa penting, [[fizik zarah]] telah meluaskan pemahaman kita terhadap elektron secara tidak terhingga.

Perubahan dalam [[medan elektrik]] yang dijanakan oleh bilangan elektron yang berbeza dan tatarajah atom menentukan sifat kimia [[Unsur kimia|unsur-unsur]] yang ada. Medan-medan ini memainkan peranan yang asas dalam [[ikatan kimia|ikatan-ikatan kimia]] dan bidang [[kimia]] itu sendiri.

== Penamaan ==
Istilah ''electron'' dikemukakan oleh ahli fizik Ireland, [[George Stoney]] pada akhir abad ke-19. Istilah ini adalah gabungan daripada perkataan ''electric'' dan ''ion.'' Perkataan "elektrik" itu sendirinya berakar daripada [[Bahasa Yunani|Yunani]] iaitu ήλεκτρον (elektron) yang membawa maksud "[[ambar]]".

== Sejarah ==
Konsep elektron sebagai unit cas dalam [[elektrokimia]] dicadangkan oleh George Stoney pada 1874. Ketika lewat 1890-an, sebilangan ahli fizik mendakwa bahawa [[elektrik]] boleh dikatakan terbentuk daripada unit-unit yang lebih diskret, dan diberi pelbagai nama, tetapi belum disahkan secara kukuh.

Pada 1897, ahli fizik, [[J. J. Thomson]] dan rakan-rakannya menjalankan uji kaji di [[Makmal Cavendish]], [[Universiti Cambridge]] berkaitan dengan sinar katod (sinar yang terhasil di dalam [[tiub sinar katod]] yang dihidupkan), dan mendapati bahawa zarah-zarah yang membentuk sinar katod ialah zarah yang tersendiri, dan bukannya sejenis gelombang, atom atau molekul.<ref name="thomson">{{cite journal|last=Thomson|first=J.J.|year=1897|title=Cathode Rays|url=http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/thomson1897.html|journal=[[Philosophical Magazine]]|volume=44|issue=269|pages=293–316|doi=10.1080/14786449708621070}}</ref> Selain itu, beliau menemui nisbah jisim, ''m'' kepada cas elektrik, ''e'' dan mendapati bahawa nisbah ''e'' kepada ''m'' adalah tidak tertakluk kepada bahan katod. Beliau mendapati bahawa zarah-zarah yang membentuk sinar katod adalah lebih kurang seribu kali lebih ringan daripada zarah yang paling ringan diketahui pada masa itu, [[hidrogen]].<ref name="thomson" /> Beliau membuat kesimpulan bahawa zarah bercas negatif ini adalah universal dan tertakluk pada semua atom.<ref name="thomson" /><ref>{{cite web|last=Thomson|first=J.J.|year=1906|title=Nobel Lecture: Carriers of Negative Electricity|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-lecture.pdf|publisher=[[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]|accessdate=2008-08-25|archive-url=https://web.archive.org/web/20081010100408/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-lecture.pdf|archive-date=2008-10-10|url-status=dead}}</ref> Beliau menggelar zarah ini sebagai ''corpuscles''.

Cas elektrik dikaji dengan lebih mendalam oleh [[Robert Millikan]] and [[Harvey Fletcher]] melalui [[eksperimen titisan minyak]], sebuah uji kaji untuk menghalang titisan minyak bercas daripada jatuh akibat graviti dengan menggunakan [[medan elektrik]].

=== Teori atom ===
Pada 1914, uji kaji oleh beberapa orang ahli fizik banyak menyumbang kepada perkembangan konsep struktur atom, yakni atom terdiri daripada nukleus padat bercas positif yang dikelilingi elektron berjisim rendah. Pada 1913, [[Niels Bohr]] membuat postulat bahawa elektron memiliki tahap-tahap tenaga berkuantum yang ditentukan oleh momentum sudut orbit elektron di sekeliling nukleus. Elektron-elektron boleh bergerak antara tahap-tahap tersebut melalui pancara atau serapan [[foton]] berfrekuensi tertentu. Melalui konsep ini, beliau dapat menghuraikan [[garis spektrum]] atom hidrogen,<ref>{{cite web|last=Bohr|first=N.|year=1922|title=Nobel Lecture: The Structure of the Atom|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1922/bohr-lecture.pdf|publisher=[[Nobel Foundation|The Nobel Foundation]]|accessdate=2008-12-03}}</ref> tetapi gagal mengambil kira keamatan garis spektrum serta gagal menghuraikan garis spektrum atom unsur-unsur yang lebih rumit.<ref name="smirnov">{{cite book|url=https://books.google.com/?id=I1O8WYOcUscC&pg=PA14|title=Physics of Atoms and Ions|last=Smirnov|first=B.M.|publisher=[[Springer Science+Business Media|Springer]]|year=2003|isbn=978-0-387-95550-6|pages=14–21}}</ref>

== Kewujudan ==

=== Di dalam alam semesta ===
Jumlah elektron di dalam alam semesta dianggarkan sekurang-kurangnya 10<sup>79</sup> elektron, menjadikan ketumpatan elektron sebanyak satu elektron per meter padu ruang. Berdasarkan jejari elektron klasik dan pemadatan sfera yang kuat, jumlah elektron yang dianggarkan dapat muat dalam [[alam semesta boleh cerap]] berada pada tahap 10<sup>130</sup>.

== Ciri-ciri ==
=== Pengelasan ===
Elektron merupakan salah satu kelas zarah subatom yang dipanggil sebagai [[lepton]]. Lepton dipercayai merupakan [[zarah keunsuran]], iaitu zarah ini tidak boleh dipecahkan lagi menjadi unsur-unsur juzuk. Bagaimanapun, istilah "zarah" adalah agak mengelirukan kerana [[mekanik kuantum]] menunjukkan bahawa elektron-elektron juga bertindak sebagai gelombang, umpamanya dalam [[ujikaji celah ganda dua]]; ini dipanggil sebagai [[kedualan zarah-gelombang]].

Antizarah untuk elektron ialah '''[[positron]]''' yang mempunyai jisim yang sama, tetapi mempunyai cas positif dan bukannya cas negatif. [[Carl David Anderson|Carl D. Anderson]], penemu positron, mencadangkan nama '''negatron''' untuk elektron piawai, dan nama ''elektron'' sebagai istilah generik untuk memerihalkan kedua-dua kelainan cas positif serta cas negatif. Bagaimanapun, kegunaan istilah ini tidak mendapat sambutan, dan amat jarang ditemukan pada hari ini.

=== Sifat fizik ===
Elektron mempunyai cas negatif, dengan magnitud −1.6&nbsp;×&nbsp;10<small><sup>−19</sup></small>&nbsp; C dan jisim elektron ialah 9.11&nbsp;×&nbsp;10<small><sup>−31</sup></small>&nbsp;kg (0.51&nbsp;MeV/c<sup>2</sup>), iaitu lebih kurang <sup>1</sup>/<sub>1836</sub> daripada jisim proton. Elektron kerap ditulis sebagai '''e<sup>−</sup>'''.

Elektron mempunyai [[spin]] ½ dan merupakan sejenis fermion (elektron mematuhi [[Statistik Fermi-Dirac]]). Lanjutan kepada momentum sudutan dalamannya ini, elektron juga mempunyai momen magnet pada paksi spinnya.

Elektron boleh ditemui dalam atom, bergerak secara bebas dalam jirim, atau bersama-sama dalam sinar elektron dalam vakum. Dalam sesetengah superkonduktor, elektron bergerak dalam pasangan Cooper, di mana gerakan elektron digandingkan kepada jirim melalui getaran kekisi yang dikenali sebagai fonon. Apabila elektron bergerak, bebas daripada nukleus atom, dan mempunyai aliran bersih, aliran ini dikenali sebagai arus elektrik.

Satu jasad mempunyai cas statik apabila jasad itu adalah dalam kelebihan atau kekurangan elektron untuk mengimbangi cas nukleus. Apabila elektron adalah dalam berlebihan, jasad itu akan bercas negatif manakala apabila elektron adalah dalam kekurangan, jasad itu akan bercas positif. Apabila bilangan elektron adalah sama dengan bilangan proton, cas-cas ini akan membatalkan kesan yang dibawa oleh zarah-zarah tersebut dan jasad itu dikatakan bersifat neutral. Jasad makroskopik boleh memperoleh cas melalui gosokkan, melalui fenomena triboelektrik. Elektron dan positron boleh menghapus sesama sendiri (''musnahabis'') secara mutlak dan menghasilkan sepasang foton. Walau bagaimanapun, foton yang bertenaga tinggi dapat membentuk elektron dan positron melalui proses yang dikenali sebagai penghasilan pasangan.

Elektron ialah sejenis [[zarah asas]] — elektron tidak mempunyai substruktur (sekurang-kurangnya sifat ini masih belum ditemui menerusi eksperimen dan terdapat sebab-sebab yang baik untuk menolak kewujudannya). Hatta, elektron sentiasa disifatkan sebagai satu zarah titik yang tidak mempunyai lanjutan. Walau bagaimanapun, apabila seseorang menghampiri elektron, ciri-ciri seperti jisim dan cas akan kelihatan bertukar. Kesan ini adalah sepunya bagi semua zarah keunsuran: zarah itu mempengaruhi perubahan vakum di sekitarnya, sehinggakan ciri-ciri yang diperhatikan dari jauh adalah hasil tambah sifat-sifatnya dan perubahan vakum (lihat pengnormalan semula).

Terdapat satu pemalar fizik yang dipanggil [[jejari elektron klasik]], dengan nilai 2.8179&nbsp;×&nbsp;10<sup>−15</sup> m. Perhatikan bahawa nilai jejari ini diperoleh daripada casnya dan seandainya fizik hanya diterang menggunakan teori elektodinamik klasik dan tiada mekanik kuantum. Jesteru, pemalar ini merupakan konsep yang telah dimakan zaman tetapi masih berguna dalam beberapa penghitungan tertentu.

Laju elektron dalam vakum boleh menghampiri, tetapi tidak pernah mencapai, laju cahaya dalam vakum, <math>c</math>. Pemerhatian ini disebabkan oleh kesan [[kerelatifan khas]]. Kesan kerelatifan khas adalah berdasarkan satu kuantiti yang dinamakan [[faktor Lorentz]], <math>\gamma</math>. <math>\gamma</math> ialah satu fungsi laju jasad itu <math>v</math>.

:<math>\gamma = 1 / \sqrt{1 - (v^2/c^2)}</math>

Tenaga yang diperlukan untuk memecut satu zarah ialah <math>\gamma</math> tolak satu darab jisim rehat. Sebagai contoh, [http://www2.slac.stanford.edu/vvc/theory/relativity.html pemecut linear] yang terdapat di Stanford dapat memecut elektron kepada 51&nbsp;GeV. Ini memberikan nilai <math>\gamma</math> sebanyak 100 000 jika jisim rehat elektron ialah 0.51&nbsp;MeV/c² (jisim relativiti bagi elektron yang bergerak dengan laju adalah 100 000 kali ganda jisim rehat elektron). Dengan menyelesaikan persamaan di atas, laju elektron ialah:

:<math>\left(1-\frac {1} {2} \gamma ^{-2}\right)c</math> = 0.999&nbsp;999&nbsp;999&nbsp;95&nbsp;c. 

(Rumus ini diguna pakai untuk nilai <math>\gamma</math> yang besar.)

=== Ciri-ciri kuantum ===
Dalam [[mekanik kuantum]] relatif, elektron dihuraikan dalam [[persamaan Dirac]]. [[Elektrodinamik kuantum]] (QED) mengelaskan elektron sebagai suatu zarah bercas yang dikelilingi oleh [[zarah maya]] yang membentuk vakum. Meskipun teori ini memiliki masalah teori berkaitan pengiraan yang mendapat jumlah ketidakterhinggan, satu kaedah yang dipanggil sebagai [[penormalan semula]], yakni kaedah penghilangan terbitan ketidakteringgaan untuk mendapatkan nilai terhingga berkaitan sifat elektron, telah dijumpai. Pembetulan terhadap nilai [[nisbah giromagnet]] elektron dari 2 seperti yang diramal oleh model zarah tunggal Dirac serta nilai yang amat tepat dilihat sebagai kemajuan dalam fizik moden. Kini, terdapat tanda bahawa [[teori benang]] serta terbitannya dapat memberikan model elektron serta zarah-zarah asas lain tanpa nilai ketidakterhinggaan dalam pengiraan kerana elektron tidak lagi dilihat sebagai suatu titik tanpa dimensi. Kini, teori benang masih ketiadaan ramalan yang serupa dengan teori dalam QED yang dapat disahkan melalui uji kaji.

Menurut mekanik kuantum, elektron boleh diwakilkan dengan [[fungsi gelombang]]. Daripada fungsi gelombang, ketumpatan elektron boleh ditentukan. Setiap elektron mempunyai fungsi gelombangnya yang tersendiri yang juga dikenali sebagai orbital. Kedua-dua momentum dan kedudukan bagi elektron tidak boleh ditentukan dengan jitu serentak. Batasan ini diberikan oleh [[Prinsip Ketakpastian Heisenberg]]. Menurut prinsip ini, sekiranya kita ingin menentukan kedudukan sesuatu zarah dengan jitu, kita tidak akan berupaya menentukan momentumnya dengan jitu, dan begitulah sebaliknya.

Dalam [[Model Piawai]] bagi [[fizik zarah]], elektron membentuk kumpulan zarah ganda dua, SU(2) dengan [[neutrino elektron]] ketika mengalami [[daya nukleus lemah]]. Selain elektron, terdapat dua zarah yang lebih besar dengan jisim berbeza, tetapi memiliki cas yang sama, iaitu [[muon]] dan [[lepton tau]].

[[Positron]] ialah versi [[antizarah]] bagi elektron. Positron memiliki nilai cas elektron yang sama, tetapi bercas positif, dan memiliki jisim dan spin yang sama dengan elektron. Pertembungan antara elektron dengan positron akan menyebabkan [[musnah habis]] lalu menghasilkan dua [[foton]] [[sinar gama]] dengan jumlah tenaga sebanyak 0.511 [[MeV]] (511 [[keV]]) setiap satu.

== Kegunaan ==
[[Pancaran elektron]] digunakan dalam bidang [[kimpalan]] serta [[litografi]].

[[Mikroskop elektron]] dapat membesarkan suatu gambar hingga 500 ribu kali. Sifat kuantum elektron digunakan dalam [[mikroskop penerowongan pengimbas]] untuk mengkaji ciri-ciri bahan pada skala atom.

== Lihat juga ==
* [[Elektrik]]
* [[Kesan fotoelektrik]]
* [[Kilat]]
* [[Medan Fermion]]
* [[Model Piawai]]
* [[Neutron]]
* [[Positron]]
* [[Proton]]
* [[Senarai zarah]]
* [[Sinar katod]]
* [[Zarah subatom]]

==Nota==
{{Reflist|group=note|2}}

== Rujukan ==
{{Reflist}}

=== Buku ===

* {{cite book | author=Griffiths, David J.|title=Introduction to Quantum Mechanics (edisi ke-2) | publisher=Prentice Hall |year=2004 |id=ISBN 0-13-805326-X}}
* {{cite book | author=Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph | title=Modern Physics (edisi ke-4) | publisher=W. H. Freeman | year=2002 | id=ISBN 0-7167-4345-0}}
* Brumfiel, G. ([[6 Januari]] [[2005]]). Can electrons do the splits? Dalam majalah ''Nature, 433'', 11.

== Pautan luar ==
{{Wikisource1911Enc|Electron}}
*{{Commonscat-inline}}
*{{Wiktionary-inline}}
*[http://www.aip.org/history/electron/ Laman web Insititut Pusat Sejarah Fizik Amerika: Penemuan Elektron]
* [http://pdg.lbl.gov/ Laman web Kumpulan Data Zarah]
* Stoney, G. Johnstone. "''[http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Stoney-1894.html Tentang 'Elektron,' atau Atom Elektrik]''". Majalah Falsafah. Siri 5, Jilid 38, m.s. 418-420 Oktober 1894.
* [http://scienceworld.wolfram.com/physics/Electron.html Dunia Fizik Eric Weisstein: Elektron]


{{Elementary}}{{Kawalan kewibawaan}}
[[Kategori:Elektron| ]]
[[Kategori:Lepton]]
[[Kategori:Konsep fizik asas]]
[[Kategori:Elektrodinamik kuantum]]