电子的行为会因能量大小而有很大差异。将高能或低能电子射入固体会决定会引发哪些效应。例如，低能电子可能导致癌症，但反过来，它们也可用于摧毁肿瘤。它们在技术上也很重要，例如用于生产微电子中的微小结构。

然而，这些慢电子极难测量。关于它们在固体材料中的行为的知识有限，科学家通常只能依靠反复试验。然而，维也纳技术大学现在已经成功获得了有关这些电子行为的宝贵新信息：快电子可用于直接在材料中生成慢电子。这使得人们能够破译以前无法通过实验获得的细节。该方法现已发表在《物理评论快报》杂志上。

同时存在两种电子

“我们感兴趣的是慢电子在材料内部的行为，例如晶体内部或活细胞内部的行为，”维也纳技术大学应用物理研究所的沃尔夫冈·沃纳教授说道。“为了找到答案，你实际上必须在材料中直接建造一个微型实验室，才能在现场直接测量。但这当然是不可能的。”

你只能测量从材料中释放出来的电子，但这并不能告诉你它们在材料中的哪个位置释放出来，以及从那时起它们发生了什么。维也纳技术大学的团队利用快速电子解决了这个问题，这些电子可以穿透材料并刺激那里的各种过程。例如，这些快速电子可以扰乱材料正负电荷之间的平衡，这会导致另一个电子脱离原来的位置，以相对较低的速度行进，在某些情况下会从材料中逃逸。

现在的关键步骤是同时测量这些不同的电子：“一方面，我们将电子射入材料中，并在它再次离开时测量其能量。另一方面，我们还测量哪些慢电子同时从材料中出来。”通过结合这些数据，有可能获得以前无法获得的信息。

不是疯狂的瀑布，而是一系列的碰撞

快速电子在穿过材料的过程中所损失的能量提供了其穿透材料深度的信息。这反过来又提供了较慢电子从其位置释放的深度信息。

现在，这些数据可用于计算材料中慢电子释放能量的程度和方式。首次可以使用这些数据可靠地验证相关数值理论。

这导致了一个意外：以前人们认为材料中电子的释放是级联发生的：一个快速电子进入材料并撞击另一个电子，然后该电子被从其位置上剥离，导致两个电子移动。这两个电子随后会从其位置上剥离另外两个电子，依此类推。新数据表明情况并非如此：相反，快速电子会经历一系列碰撞，但始终保留其大部分能量，并且在每次相互作用中只有一个相对较慢的电子从其位置上脱离。

“我们的新方法为非常不同的领域提供了机会，”沃尔夫冈·沃纳说。“我们现在终于可以研究电子在与材料相互作用时如何释放能量。正是这种能量决定了肿瘤细胞是否可以在癌症治疗中被摧毁，或者半导体结构的最精细细节是否可以在电子束光刻中正确形成。”