Le nombre d'électrons par unité de volume.La densité numérique d'électrons est le nombre d'électrons libres par unité de volume dans un matériau ou un plasma. C'est un paramètre fondamental en physique des plasmas, en physique du solide et en astrophysique, qui détermine la manière dont un milieu conduit l'électricité, réfléchit la lumière ou supporte les ondes électromagnétiques. Dans les métaux, elle correspond approximativement à la densité des électrons de conduction ; dans les plasmas, elle fixe la fréquence plasma au-delà de laquelle le milieu devient transparent au rayonnement.
Le concept a été formalisé au début du XXe siècle avec le modèle de Drude pour les métaux (1900), puis en physique des plasmas, bien que le terme « densité électronique » se soit répandu avec le développement des recherches sur l'ionosphère dans les années 1920.
La densité numérique d'électrons nₑ est généralement mesurée en électrons par mètre cube (m⁻³) ou par centimètre cube (cm⁻³). Elle intervient dans des formules clés telles que la fréquence plasma ωₚ = √(nₑe²/ε₀mₑ), où e est la charge de l'électron, ε₀ la permittivité du vide et mₑ la masse de l'électron. Dans un métal, nₑ est de l'ordre de 10²⁸ m⁻³, tandis que dans un plasma de laboratoire elle peut être de 10¹⁶ à 10¹⁹ m⁻³, et dans le milieu interstellaire aussi faible que 10⁴ à 10⁶ m⁻³.
La densité numérique d'électrons sert à concevoir des dispositifs à semi-conducteurs, à interpréter les expériences de gravure plasma et de fusion, ainsi qu'à calibrer les modèles de propagation radio dans l'ionosphère.
Dans l'ionosphère terrestre, la densité numérique d'électrons atteint son maximum vers 300 km d'altitude, avec environ 10¹² m⁻³, ce qui explique pourquoi les communications radio à longue distance reposent sur la réflexion des signaux par cette couche.
| DM | variable | Dispersion measure — mesure de dispersion parsec per cubic centimetre |
| n_e | variable | Electron number density — densité électronique per cubic metre |
| l | variable | Path length along line of sight — longueur metre |
| ∫ | opérateur | Integration along the line of sight — intégrale |
| n_e | variable | electron number density — densité électronique per cubic metre |
| B_parallel | variable | magnetic field component along line of sight — densité de flux magnétique tesla |
| dl | variable | infinitesimal path element along line of sight metre |
| e | constante | elementary charge — charge élémentaire = 1.602176634e-19 coulomb |
| m_e | constante | electron rest mass — masse de l'électron = 9.1093837015e-31 kilogram |
| c | constante | speed of light in vacuum — vitesse de la lumière = 299792458 metre per second |
| ∫ | opérateur | summation over the line of sight — opérateur intégral |
| n_e(z') | variable | electron number density at redshift z' — densité électronique per cubic metre |
| z | variable | source redshift — décalage vers le rouge |
| z' | variable | integration variable redshift — décalage vers le rouge |
| c | constante | speed of light in vacuum — vitesse de la lumière = 299792458 metre per second |
| ∫ | opérateur | summation over redshift from 0 to z — opérateur intégral |