電子（でんし、、記号: または ）は、電気素量に等しい大きさの負電荷を持つ亜原子粒子である。電子はレプトン粒子族の第一世代に属し、知られている限り構成要素や内部構造を持たないことから、一般に素粒子であると考えられている。電子の質量は陽子のおよそである。電子の量子力学的な性質には、換算プランク定数 の半整数倍の値の固有角運動量（スピン）を持つことがある。電子はフェルミ粒子であり、2つの電子が同じ量子状態を占めることはパウリの排他原理によって禁じられる。すべての素粒子と同様に、電子は粒子と波の両方の性質を示す。つまり、電子は他の粒子と衝突することも、光のように回折することもできる。電子の波動性は、中性子や陽子などの他の粒子よりも実験的に観測しやすい。それは、電子は質量が小さいので、同じエネルギーにおけるド・ブロイ波長が長いためである。
電子は、電気、磁気、化学結合、熱伝導など数多くの物理現象において重要な役割を担い、また、重力、電磁気力、弱い相互作用にも関与している。電子は電荷を持っているため、その周囲には電場が生じる。電子が観測者に対して相対的に動いている場合、観測者にはその電子が磁場を発生させるのが観測される。別の発生源から生成する電磁場は、ローレンツ力の法則に従って電子の運動に影響を与える。電子が加速されると光子の形でエネルギーを放出または吸収する。
電磁場によって個々の電子や電子プラズマをトラップすることは実験室レベルの機器でも可能である。特殊な望遠鏡を使えば宇宙空間の電子プラズマを検出することができる。電子が関わる応用分野は多く、トライボロジー（特に摩擦帯電）、電気分解、電気化学、バッテリー技術、エレクトロニクス、溶接、陰極線管、光電気、太陽光発電パネル、電子顕微鏡、放射線治療、レーザー、、粒子加速器などがある。
電子と他の亜原子粒子との相互作用は、化学や原子核物理学などの学問分野において重要である。原子核内の正電荷をもつ陽子と、原子核外の負電荷をもつ電子との間で起こるクーロン相互作用により、双方が結びついて原子が構成される。イオン化が起きると、すなわち負の電子と正の原子核の割合が変わると、原子系の結合エネルギーが変化する。複数の原子間における電子の交換あるいは共有が、化学結合を形成する主要因となる。
1838年、イギリスの自然哲学者は、原子のを説明するために、不可分の電荷量という概念を初めて提案した。アイルランドの物理学者ジョージ・ジョンストン・ストーニーは、1891年に、この電荷を「electron（エレクトロン）」と命名し、J. J. トムソンと彼が率いたイギリスの物理学者チームは1897年に、陰極線管の実験でこの電荷が粒子であることを同定した。
電子は、恒星内における元素合成のような核反応にも、ベータ粒子という形で関与している。電子は、放射性同位元素のベータ崩壊や、宇宙線が大気圏に突入したときのような高エネルギー衝突によって生成される。電子の反粒子は陽電子と呼ばれ、正符号のを持つことを除いて、電子と同じ性質を持つ。すると、両方の粒子がしてガンマ線光子が発生する。
歴史
電気力の効果の発見 は、琥珀（こはく）が毛皮で擦られたときに、小さなものを引き寄せることに気づいた。この現象は、雷と並んで、人類が電気について記録した最も古い体験のひとつである。イギリスの科学者ウィリアム・ギルバートは、1600年の著作『（磁石論）』の中で、擦った後に小さなものを引き付ける琥珀に似た性質を持つ物質を指すために、の「electrica（エレクトリカ）」という言葉を作った。英語の electric や electricity も、ラテン語の （の語源でもある）に由来し、ギリシャ語で琥珀を意味する （）に由来する。
2種類の電荷の発見 1700年代初頭、フランスの化学者シャルル・フランソワ・デュ・フェは、帯電した金箔が絹で擦ったガラスに反発するならば、その金箔は羊毛で擦った琥珀に引き付けられることを発見した。デュ・フェは、この実験と類似の他の実験結果から、電気は2つの、すなわち絹で擦ったガラスのガラス電気（vitreous fluid）と羊毛で擦った琥珀の樹脂電気（resinous fluid）から構成されていると結論づけた。これらの2つの流体は、組み合わさると互いを中和することができる。その後、アメリカの科学者 Ebenezer Kinnersley も独自に同じ結論に達した。それから10年後、ベンジャミン・フランクリンは、電気は異なる種類の電気流体ではなく、過剰（+）または不足（−）を示す単一の電気流体であると提案した。フランクリンはこれら2つの電荷をそれぞれ、正（positive）と負（negative）と呼んだ。この命名法は現代まで続いている。フランクリンは電荷担体を正であると考えていたが、どの状況が電荷担体の過剰で、どの状況が不足であるかを正しく認識していなかった。
1838年から1851年にかけて、イギリスの自然哲学者は、原子は物質の核を単位電荷を持つ亜原子粒子が取り囲んで構成しているという考えを発展させた。1846年以降、ドイツの物理学者ヴィルヘルム・エドゥアルト・ヴェーバーは、電気は正と負に帯電した流体で構成され、その相互作用は逆二乗則に支配されているいう理論を打ち立てた。1874年に電気分解現象を研究したアイルランドの物理学者ジョージ・ジョンストン・ストーニーは、一価イオンの電荷という「単一の明確な電気量」の存在を示唆した。彼は、ファラデーの電気分解の法則によって、この素電荷 e の値を推定することができた。しかし、ストーニーは、これらの電荷は原子に永続的に結びついており、分離することはできないと信じていた。1881年、ドイツの物理学者ヘルマン・フォン・ヘルムホルツは、正の電荷も負の電荷もそれぞれ「電気の原子のようにふるまう」基本的な要素に分割されると主張した。
ストーニーは1881年に electrolion（エレクトロリオン）という言葉を作ったが、10年ほど後に素電荷の呼び名を electron（エレクトロン）に切り替えた。1894年には「 この最も注目すべき電気の基本単位の実際の量が推定され、それ以来、私はあえて electron という名前を提言することにした。」と述べている。1906年には素電荷の名を electrion に変更するという提案があったが、ヘンドリック・ローレンツが electron を支持したため失敗に終わった。この electron という用語は、electric（電気を帯びた）と ion（帯電状態の粒子）という単語の組み合わせである"electron, n.2". OED Online. March 2013. Oxford University Press. Accessed 12 April 2013 。今日、陽子（proton）や中性子（neutron）など他の亜原子粒子を表すのに使われている接尾辞 -on は、electron からさらに派生したものである。
物質外の自由電子の発見
1859年、ドイツの物理学者ユリウス・プリュッカーは、のを研究していたとき、陰極から放出された放射線が陰極付近の管壁に燐光を発生させ、磁場の印加によって燐光の領域が移動することを観察した。1869年、プリュッカーの教え子、ヨハン・ヴィルヘルム・ヒットルフは、陰極と燐光の間に固体物を置くと、管の燐光領域に影を落とすことを発見した。ヒットルフは、陰極から直進性を持つ放射線が放出されており、燐光は管壁に当たった放射線によって引き起こされると推測した。1876年、ドイツの物理学者オイゲン・ゴルトシュタインは、放射線が陰極表面に対して垂直に放出されることを示し、それによってこの放射線を白熱光と区別した。ゴルトシュタインはこの放射線を陰極線と名付けた。J. J. トムソンによる最終的な電子の発見には、陰極線に関する数十年にわたる実験的および理論的研究が重要であった。
1870年代、イギリスの化学者で物理学者でもあるウィリアム・クルックスは、内部を高真空にした最初の陰極線管を開発した。1874年には陰極線が進路上に置かれた小さな羽根車を回転させることを示し、それによって陰極線には運動量があると結論づけた。さらに、磁場をかけることで陰極線を偏向させ、それが負に帯電しているかのようにふるまうことを実証した。クルックスは1879年に、陰極線が第4番目の物質状態にある負に帯電した気体分子から構成されると見なし、粒子の平均自由行程が衝突を無視できるほど非常に長いと考えることによって、これらの特性を説明できると提案した。
ドイツ生まれのイギリスの物理学者アーサー・シュスターは、クルックスの実験を発展させ、陰極線と平行に金属板を置き、板の間に電位を加えた。陰極線は電場によって正電荷を帯びた板に向かって偏向され、それが負電荷を帯びていることのさらなる証拠となった。1890年、シュスターは、与えられた電場と磁場に対する偏向量を測定することによって、陰極線に含まれる要素の電荷質量比を推定することができた。しかし、その値は予想よりも1000倍以上大きかったため、当時は彼の計算はほとんど信用されなかった。なぜなら、電荷担体ははるかに重い水素原子や窒素原子であると考えられていたからである。しかし、シュスターの推定はその後、ほぼ正しいことが判明する。
1892年、ヘンドリック・ローレンツは、これらの粒子（すなわち電子）の質量がその電荷に由来する可能性があることを示唆し、質量の起源に関するその後の理論的発展の基礎を築いた。
1896年、フランスの物理学者アンリ・ベクレルは、天然の蛍光鉱物を研究していたとき、それが外部エネルギー源にさらされなくても放射線を発することを発見した。これらの放射性物質は科学者達にとって大きな関心の対象となり、その一人であるニュージーランドの物理学者アーネスト・ラザフォードはそれらが粒子を放出することを発見した。ラザフォードは物質を透過する能力に基づいて粒子を2種類に分け、それぞれアルファおよびベータと命名した。1900年、ベクレルは、ラジウムが放出するベータ線が電場によって偏向され、その質量電荷比は陰極線のそれと同じであることを示した。この証拠により、電子は原子の構成要素として存在するという見方が強まったBuchwald and Warwick (2001:90–91).。
1897年、イギリスの物理学者J. J. トムソンは、同僚のジョン・タウンゼントやとともに、陰極線が実際には固有の粒子であり、以前信じられてきたような波動でも原子でも分子でもないことを示す実験を行った。トムソンは陰極線粒子（トムソン自身は「corpuscles（微粒子）」と呼んでいた）の電荷 e と質量 m の比 m/e を正確に推定し、既知のイオンで最小の m/e を持つ水素イオンのおよそ1/1000であることを発見した。またその比が陰極の材質に依存しないことを示した。さらに、放射性物質、加熱された物質、光を照射された物質から放出される負電荷を帯びた粒子が同じものであることを示した。科学界は、ジョージ・フィッツジェラルド、ジョゼフ・ラーモア、ヘンドリック・ローレンツらの主導によって、これを「電子（electron）」と命名した。同年、エミール・ヴィーヘルトとも e/m 比を計算したが、その結果を新たな粒子を示すものとして解釈することはしなかった。その後、J. J. トムソンは1899年に電子の電荷と質量をそれぞれ、e~ esu、 m~ gと推定した。
電子の電荷は、アメリカの物理学者ロバート・ミリカンとハーヴェイ・フレッチャーが1909年に行った油滴実験でより精密に測定され、その結果は1911年に発表された。この実験では、帯電した油滴が重力によって落下するのを防ぐために電場が用いられた。この装置は、わずか1個-150個のイオンの電荷を、0.3%未満の誤差で測定することができた。同様の実験は、トムソンのチームが電気分解で生じた帯電した水滴の雲を用いて先行しており、1911年にはアブラム・ヨッフェが、帯電した金属微粒子を用いてミリカンと同じ結果を独自に得、1913年に結果を発表している Original publication in Russian: 。しかし、水滴よりも油滴の方が蒸発速度が遅いため安定性が高く、長時間におよぶ精密な実験に適していた。
20世紀の初頭、特定の条件下で高速の荷電粒子が、その進路に沿って過飽和水蒸気の凝縮を引き起こすことが発見された。1911年、チャールズ・ウィルソンはこの原理を利用して霧箱を考案し、高速の電子など荷電粒子の軌跡を撮影できるようにした。
原子論
1914年までに、物理学者アーネスト・ラザフォード、ヘンリー・モーズリー、ジェイムス・フランク、グスタフ・ヘルツらの実験によって、原子の構造は、正電荷を帯びた高密度の原子核を低質量の電子が取り囲んだ形であることがほぼ確立された。1913年、デンマークの物理学者ニールス・ボーアは、電子は量子化されたエネルギー状態で存在し、そのエネルギーは原子核の周囲を回る電子の軌道の角運動量によって決まると仮定した。電子は、特定の周波数の光子を放出または吸収することによって、その状態（軌道）の間を移動することができる。ボーアはこれらの量子化された軌道を使って水素原子のスペクトル線を正確に説明した。しかし、ボーアのモデルはスペクトル線の相対強度を説明することに失敗し、より複雑な原子のスペクトルを説明することもできなかった。
原子間の化学結合は、ギルバート・ニュートン・ルイスによって説明された。ルイスは1916年に、2つの原子間の共有結合は、その間で共有される1対の電子（電子対と呼ぶ）によって保持されると提案した。その後、1927年にヴァルター・ハイトラーとフリッツ・ロンドンは、量子力学の観点から電子対の形成と化学結合の完全な説明を行った。1919年、アメリカの化学者アーヴィング・ラングミュアは、ルイスの原子の静的モデルを詳しく調べ、すべての電子は連続する「同心球状の（ほぼ）球殻に分布し、その厚さはすべて等しい」ことを示唆した。次に、その殻をいくつかの区画に分割し、それぞれが1対の電子を含むとした。ラングミュアはこのモデルを使用して、周期律に従ってほぼ繰り返されることが知られていた周期表の、全ての元素のを定性的に説明することができた。
1924年、オーストリアの物理学者ヴォルフガング・パウリは、一つの量子化されたエネルギー状態には電子が一つしか入れないと仮定するならば、すべてのエネルギー状態が4つの因子の組によって定義されているとすることで、原子の疑似的な殻構造が説明できることを発見した。同一の量子的なエネルギー状態を複数の電子が占めることを禁じるこの原則は、パウリの排他原理として知られるようになった。第4の因子（この因子は取りうる値が2通りしかなかった）を説明する物理的メカニズムは、オランダの物理学者サミュエル・ゴーズミットとジョージ・ウーレンベックによって与えられた。1925年、彼らは、電子はその軌道運動の角運動量に加え、固有の角運動量と磁気双極子モーメントを持っていることを示唆した。これは、地球が太陽の周りを公転しながら自転を行っているのに例えられる。この固有角運動量はスピンと呼ばれるようになり、それまで謎であった、高分解能分光器で観測されるスペクトル線の分裂を説明することができるようになった。この現象は微細構造分裂として知られている。
量子力学
フランスの物理学者、ルイ・ド・ブロイは、1924年の学位論文『（量子理論の研究）』の中で、すべての物質は光のようにド・ブロイ波として表現できるという仮説を立てた。つまり、適切な条件下では、電子やその他の物質は粒子か波のいずれかの性質を示すことになる。粒子が粒子であることを立証するには、任意の時点に粒子が軌道上の一点に局在していることを示せばいい。光の波動的性質は、たとえば光線を平行スリットに通過させて干渉パターンを作り出すことで示される。1927年、ジョージ・パジェット・トムソンとアレクサンダー・リードは、電子線に薄いセルロイド膜や金箔を透過させると干渉効果が生じることを発見し、また、アメリカの物理学者クリントン・デイヴィソンとレスター・ガーマーは、ニッケルの結晶からの電子の反射によって干渉効果が生じることを発見した。
エルヴィン・シュレーディンガーは、ド・ブロイによる電子の波動性の予測をもとに、原子核の影響下で運動する電子の波動方程式を仮定した。1926年、この方程式、すなわちシュレーディンガー方程式は、電子波の伝播を記述することに成功した。この方程式の解は波動関数と呼ばれるが、各時刻における電子の位置を決定するものではなく、ある点の近傍で電子が見つかる確率を予測するために使うことができた。特に電子が空間的に束縛される場合には、その確率分布が時間的に一定となって有用だった。このアプローチが量子力学の定式化につながった（ただし、1925年にハイゼンベルクが先行して別の形式での定式化を行っていた）。シュレーディンガーやハイゼンベルクの方程式によって求められた水素原子中の電子のエネルギー状態は、1913年にボーアが水素スペクトルを再現するために提唱したものと対応していた。量子力学理論にスピンや複数の電子間の相互作用が取り入れられると、水素より原子番号が大きい原子の電子配置も予測できるようになった。
1928年、ポール・ディラックは、ヴォルフガング・パウリの研究を基に、電磁場の量子力学のハミルトニアン形式に相対論および対称性を取り入れることで、相対性理論と一致する電子のモデル、すなわちディラック方程式を作り出した。ディラックは1930年に、自身の相対論的方程式が持っていたいくつかの問題を解決するために、後にディラックの海と呼ばれる、真空を負のエネルギーを持つ粒子による無限の海とするモデルを開発した。ディラックはこれによって、電子の反物質である陽電子の存在を予言した。この粒子は1932年にカール・アンダーソンによって発見された。アンダーソンは、positron（ポジトロン、陽電子) にならって標準的な電子を negatron（ネガトロン）と呼び、正電荷を持つものと負電荷を持つものを総称して electron（電子）と呼ぶことを提案した。
1947年、ウィリス・ラムは大学院生のと共同で、同じエネルギーを持つはずの水素原子の特定の量子状態が相互にずれていることを発見した。このずれはラム・シフトと呼ばれるようになった。ほぼ同時期に、ポリカプ・クッシュとは共同で、電子の磁気モーメントがディラックの理論で予測されるものよりわずかに大きいことを発見した。このわずかな差は、後に電子の異常磁気双極子モーメントと呼ばれるようになった。これはその後、1940年代後半に、朝永振一郎、ジュリアン・シュウィンガー、リチャード・ファインマンらが発展させた量子電磁力学理論によって説明された。
粒子加速器 20世紀前半に粒子加速器が開発されると、物理学者は亜原子粒子の性質を深く掘り下げるようになった。電子を加速する最初の試みは電磁誘導によるもので、1942年にによってなされた。彼の最初のベータトロンは2.3 MeVのエネルギーに達し、その後のベータトロンは300 MeVを達成した。1947年、ゼネラル・エレクトリックが保有する70 MeV級の電子シンクロトロンによってシンクロトロン放射が発見された。この放射は、光速に近い速度で運動する電子が、磁場を通過して加速されることによって引き起こされた。
1968年、最初の高エネルギー粒子で1.5 GeVのビームエネルギーを持つの運用が始まった。この装置は、電子と陽電子を反対方向に加速させることで、静止した標的に電子を衝突させる場合と比べ、衝突エネルギーを実質的に2倍にした。1989年から2000年まで運用されていたCERNの（LEP）は209 GeVの衝突エネルギーを達成し、素粒子物理学の標準模型にとって重要な測定を行った。
個々の電子の閉じ込め 現在では、−269 °C（4 K）から約−258 °C（15 K）までの極低温で動作する超小型（）CMOSトランジスタに、個々の電子を容易に閉じ込められるようになった。閉じ込められた電子の波動関数は半導体格子中に広がっており、価電子帯電子との相互作用は無視できるほどなので、その質量を有効質量テンソルに置き換えることで、単一粒子形式で扱うことができる。
特徴
分類
素粒子物理学の標準模型において、電子は、基本粒子あるいは素粒子であると考えられているレプトンと呼ばれる亜原子粒子のグループに属する。電子は、荷電レプトンの中で最も質量が小さく（あらゆる種類の荷電粒子の中でも最軽量）、第1世代の基本粒子に属する。第2世代と第3世代の荷電レプトンにはミュー粒子とタウ粒子があり、それらは電荷、スピン、相互作用において電子と同じであるが、より大きな質量を持つ。レプトンは、強い相互作用を持たないという点で、物質のもう一つの基本構成要素であるクォークとは異なる。レプトン族のメンバーはすべて半奇数のスピンを持っているのでフェルミ粒子であり、電子はスピン を持つ。
基本的性質 電子の不変質量は約キログラム、または原子質量単位である。質量とエネルギーの等価性により、これは の静止エネルギーに相当する。
陽子と電子の質量の比は約1836である。天文学的な測定によれば、は、標準模型で予測されているように、少なくとも宇宙の年齢の半分の間、同じ値を保っていることが示されている。
電子はクーロンの電荷を持つThe original source for CODATA is Individual physical constants from the CODATA are available at: 。これは亜原子粒子の電荷の標準単位としても使われ、素電荷（あるいは電気素量）とも呼ばれる。実験精度の範囲内では、電子の電荷は陽子の電荷と同じ大きさであるが、符号は逆である。電子は一般的に の記号で、陽電子は の記号で表される。
電子は の固有角運動量（スピン）を持つ。この性質はふつう電子を「スピン」の粒子と呼ぶことで示される。そのような粒子はスピンの大きさが であり、任意の軸に射影したスピンの測定結果は±のどちらかにしかならない。スピンに加えて、電子はそのスピン軸に沿って固有のを持っている。その大きさは、の値を持つ物理定数であるボーア磁子にほぼ等しい。電子の運動量に対するスピンの向きは、素粒子が持つヘリシティと呼ばれる性質を定義する。
電子は知られている限り内部構造を持たない。それにもかかわらず、物性物理学では、一部の物質でが起こることが知られている。このような場合、電子は、、という3つの独立した準粒子に「分裂」する。それぞれスピン、軌道自由度、電荷を担う準粒子で、電子は理論的にはそれらの束縛状態と見なせる。
電子の半径は現代の理論物理学においても困難な問題である。電子の半径が有限であるという仮説を認めることは、相対性理論の前提と矛盾する。一方、点のような電子（ゼロ半径）を仮定すると電子の自己エネルギーが無限大に発散するため、深刻な数学的困難を引き起こすEduard Shpolsky, Atomic physics (Atomnaia fizika), second edition, 1951。内での単一電子の観測によれば、粒子半径の上限が10−22メートルであると示唆される。半径上限が10−18メートルという見積もりもある。陽子の半径よりはるかに大きなという値を持つ「古典電子半径」と呼ばれる物理定数も存在するが、名前の通り量子力学の影響を無視した単純な計算に基づくもので、実際の電子の基本構造とはほとんど関係がない。
素粒子の中には自然崩壊してより質量の小さい粒子になるものがある。平均寿命 秒のミュー粒子がその一例で、電子、ミューニュートリノ、反電子ニュートリノに崩壊する。一方、電子は理論的根拠に基づいて安定していると考えられている。電子は電荷がゼロでない最も質量の小さい粒子であるため、その崩壊は電荷保存則に反することになる。電子の平均寿命の実験的な下限は、90%信頼区間で 年である。
量子的性質 すべての粒子と同様に、電子も波としてふるまうことがある。これは粒子と波動の二重性と呼ばれ、二重スリット実験で証明することができる。
電子は波動的性質を持つため、古典的な粒子の場合のように1つのスリットだけを通過するのではなく、2つの平行なスリットを同時に通過することができる。量子力学では、1つの粒子の波動的性質は、一般的にギリシャ文字のプサイ（ψ）で表される複素数値関数の「波動関数」として数学的に記述することができる。この関数の絶対値を自乗すると、粒子がある場所の近くで観測される確率、すなわち確率密度が得られる。
電子は同種粒子であり、固有の物理的性質によって互いに区別することはできない。量子力学において、このことは、相互作用する電子のペアが、系の状態に観測可能な変化を与えることなく、位置が置換可能であることを意味する。電子を含むフェルミ粒子の波動関数は反対称である。つまり2つの電子が入れ替わると符号が反転する。すなわち、 であり、変数 r1 と r2 はそれぞれ1番目と2番目の電子に対応する。符号が反転しても絶対値は変わらないので、確率も不変である。光子などのボース粒子はそうではなく、対称な波動関数を持つ。
反対称の場合、相互作用する電子の波動方程式の解は、それぞれのペアが同じ場所や状態を占める確率はゼロになる。これが、2つの電子が同じ量子状態を占めることができないとするパウリの排他原理の原因である。この原理は電子の特性の多くを説明している。たとえば、原子に束縛された電子の集団が、すべて同じ軌道上で重なり合うのではなく、異なる軌道を占めるようになるという性質もその一つである。
仮想粒子
誤解を招きやすいが、ある側面を説明するのに役立つかもしれない単純化した描像においては、すべての光子は、ある時間にわたって仮想電子とその反粒子である仮想陽電子の組み合わせに変わり、その後すぐに対消滅して光子に戻る。これらの粒子を生成するのに必要なエネルギーの変化と、それらが存在する時間との組み合わせは、ハイゼンベルグの不確定性関係 ΔE · Δt ≥ ħ で表される検出可能性の閾値に収まる。事実上、これらの仮想粒子を生成するのに必要なエネルギー ΔE は、その積が換算プランク定数 を超えないように、期間 Δt の間、真空から「借りる」ことができる。この理由から、仮想電子の Δt はせいぜい である。
仮想ではない電子の周囲では、仮想電子－陽電子対が生成するとすぐに、陽電子は元々の電子が作る電場からのクーロン力によって引き寄せられ、一方で生成された電子は反発する。これにより、いわゆる真空偏極が引き起こされ、真空は事実上誘電率が1以上の媒質のようにふるまう。そのため、電子の実効電荷は実際にはその真値よりも小さく、そしてその電荷は電子からの距離とともに減少する。この偏極は、1997年に日本の粒子加速器TRISTANを用いて実験的に確認された。仮想粒子は、電子の質量にも同様の遮蔽効果を引き起こす — lists a 9% mass difference for an electron that is the size of the Planck distance.。
仮想粒子との相互作用はまた、電子の固有磁気モーメントのボーア磁子からのわずかな（約0.1%）ずれ（異常磁気モーメント）も説明する。この予測された差異と、実験的に決定された値との極めて正確な一致は、量子電磁力学の偉大な成果のひとつとみなされている。