No decurso de estudos sobre eletrólise em 1874, o físico irlandês George Stoney (1826-1911) sugeriu a existência de «uma única quantidade definida de eletricidade», a carga de um ião monovalente. Foi então capaz de estimar o valor dessa carga elementar e a partir das leis de eletrólise de Faraday.3 Em 1894, Stoney propôs o termo «eletrão» para descrever essa carga elementar que considerou ser uma «unidade fundamental muito importante da eletricidade».4 As palavras «elétrica» e «eletricidade» são derivadas do latim ēlectrum, que deriva do termo grego êlectron para o âmbar, material com a propriedade «elétrica» de atrair pequenos objetos depois de friccionado.5


Nos anos 1870, o químico e físico inglês Sir William Crookes (1832-1919) construiria o primeiro tubo de raios catódicos com gases rarefeitos e pôde mostrar que os raios luminosos que apareciam no tubo transmitiam energia e se deslocavam do cátodo para o ânodo. Além disso, ao aplicar um campo magnético, era capaz de deflectir os raios, mostrando que o feixe se comportava como tendo cargas negativas.6,7,8 O físico alemão naturalizado britânico Arthur Schuster (1851-1934) desenvolveu as experiências de Crookes dispondo placas de metal paralelamente aos raios catódicos e aplicando uma diferença de potencial entre as placas e verificou que o campo elétrico deflectia os raios para a placa carregada positivamente o que reforçava a ideia de que os raios transportavam uma carga negativa. Medindo a deflexão em função da diferença de potencial, Schuster foi capaz em 1890 de medir a razão massa/carga dos componentes dos raios.7,8 Em 1897, Sir Joseph John Thomson (1856-1940) ao estudar as partículas emitidas nos tubos de raios catódicos, na Universidade de Cambridge, verificou que essa razão massa/carga e/m era independente do material do cátodo. Mostrou ainda que as partículas carregadas negativamente produzidas por materiais radioativos, por materiais aquecidos e por materiais iluminados são universalmente as mesmas.9 O nome de eletrão foi então de novo proposto para essas partículas pelo físico e químico irlandês George F. Fitzgerald (1851-1901) e é agora aceite universalmente.7


Em 1900, o físico francês Henri Becquerel (1852-1908) provou que a radiação beta emitida pelo rádio era deflectida por um campo eléctrico e que a correspondente razão massa/carga era a mesma dos raios catódicos. Essa prova reforçou a ideia de os eletrões existirem como componentes dos átomos.10,11


Deve notar-se que esta visão “corpuscular” veio a evoluir em 1923 com a proposta do físico francês Louis Victor de Broglie (1892-1987) de que todas as partículas exibem, em certas condições, um comportamento caraterístico de ondas que leva à introdução dos fundamentos da Mecânica Quântica. Este comportamento ondulatório dos eletrões veio a ser confirmado em 1927 pela observação experimental da difracção de um feixe de eletrões quando atravessava uma lâmina de um cristal metálico pelo físico inglês George Paget Thomson (1892-1975), filho de J. J. Thomson. A experiência conduziu à aparição de um padrão de interferência como o que se obtém na difração de outras ondas, como a luz, provando a dualidade onda corpúsculo postulada pela mecânica quântica em 1926 por De Broglie.12,13


Pensa-se que a maioria dos eletrões que existem no Universo foram criados através do Big Bang,14 embora também possam ter origem em decaimentos beta de isótopos radioativos e em colisões que envolvem energias elevadas, como os raios cósmicos ao entrarem na atmosfera. Os eletrões podem ser destruídos por interação com com positrões (processo de aniquilação), ou absorvidos durante o processo de nucleossíntese que ocorre nas estrelas.


Os eletrões têm um papel fundamental em diversos fenómenos físicos, tais como eletricidade, magnetismo e condutividade térmica. Um eletrão em movimento cria um campo magnético e é deflectido por um campo magnético externo. Quando um eletrão é acelerado pode absorver ou libertar energia sob a forma de fotões.


Os eletrões têm muitas aplicações, nomeadamente em tubos de raios catódicos, em microscópios eletrónicos, em radioterapia, em lasers, em aceleradores de partículas e em processos de soldagem por radiação de eletrões. A soldadura por raios de eletrões em câmaras de baixa pressão desenvolvida a partir de 1958 pelo físico alemão Karl-Heinz Steigerwald (n. 1924), tal como o processo similar da soldadura por radiação laser, apresenta uma densidade de energia muito alta que proporciona a penetração profunda da soldadura e é um processo muito rápido e fácil de automatizar mas que requer equipamento dispendioso.15,16,17