Arthur Holly Compton () a fost un fizician american, laureat al Premiului Nobel pentru Fizică (1927) pentru descoperirea efectului care îi poartă numele, Din , Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1965 și care demonstrează natura de particulă a radiației electromagnetice. La vremea aceea, a fost o descoperire senzațională: natura de undă a luminii fusese bine demonstrată, dar ideea că lumina poate avea și proprietăți de undă, și proprietăți de particulă nu era ușor de acceptat. El este cunoscut și drept conducător al Laboratorului Metalurgic al Proiectului Manhattan, și a ocupat postul de cancelar al între 1945 și 1953.
În 1919, Compton a primit unul din primele fellowshipuri ale , prin care studenții puteau studia în străinătate. El a ales să meargă la al Universității Cambridge din Anglia, unde a studiat și radiațiilor gamma. Alte cercetări în aceste direcții au dus la descoperirea efectului Compton. El a utilizat radiațiile X pentru a investiga feromagnetismul, concluzionând că acesta este rezultatul alinierii , și a studiat radiațiile cosmice, descoperind că ele sunt alcătuite în principal din particule încărcate pozitiv.
În timpul celui de al Doilea Război Mondial, Compton a fost o figură importantă a Proiectului Manhattan, care a dezvoltat primele arme nucleare. Rapoartele sale au avut mare importanță la lansarea proiectului. În 1942, a devenit șef al Laboratorului Metalurgic, responsabil de producerea reactorilor nucleari care să transforme uraniul în plutoniu, găsind modalități de a separa plutoniul de uraniu și de a proiecta o bombă atomică. Compton a supervizat crearea de către Enrico Fermi a lui , primul reactor nuclear, care a intrat în funcțiune la 2 decembrie 1942. Laboratorul Metalurgic a fost responsabil și cu proiectarea și operarea de la . Producția de plutoniu în reactorii din a început în 1945.
După război, Compton a devenit cancelar al Universității Washington din St. Louis. În timpul când a deținut această funcție, universitatea a desegregat diviziile de studii de licență, a numit prima femeie-profesor universitar titular, și a înscris un număr-record de studenți după întoarcerea veteranilor de război în Statele Unite.
Tinerețea thumb|left|upright|Arthur Compton și Werner Heisenberg în 1929 la Chicago Arthur Compton s-a născut la 10 septembrie 1892, în , în familia lui Elias și Otelia Catherine (născută Augspurger) Compton, care a fost numită Mama Americană a Anului în 1939. Familia era una de universitari. Elias era rector al Universității Wooster (ulterior ), unde a învățat și Arthur. Fratele cel mai mare al lui Arthur, , care și el a studiat la Wooster, și-a luat doctoratul în fizică la Universitatea Princeton în 1912, și a fost președinte la MIT între 1930 și 1948. Al doilea său frate, , a studiat și el la Wooster, și și-a luat doctoratul în economie la Princeton în 1916 și a fost președinte al Colegiului Statului Washington, devenit ulterior din 1944 până în 1951. Toi cei trei frați au fost membri ai frăției .
Compton a fost la început interesat de astronomie, și a făcut o fotografie cu cometa Halley în 1910. Pe la 1913, a descris un experiment în care analiza mișcării apei într-un tub circular demonstrează rotația Pământului. În acel an, a absolvit de la Wooster și a intrat la Princeton, unde a primit în 1914. Compton a studiat apoi pentru doctoratul în fizică sub supravegherea lui Hereward L. Cooke, scriindu-și disertația despre „intensitatea reflexiei razelor X, și distribuția electronilor în atomi”.
Când Arthur Compton și-a luat doctoratul în 1916, el, Karl și Wilson au devenit primul grup de trei frați care și-au luat doctorate la Princeton. Ulterior, ei aveau să devină primul astfel de trio care conducea simultan trei colegii americane. Sora lor, Mary, s-a căsătorit cu un misionar, C. Herbert Rice, care a devenit principal al din Lahore. În June 1916, Compton s-a căsătorit cu Betty Charity McCloskey, o colegă de clasă și de promoție de la Wooster. Ei au avut doi fii, Arthur Alan și John Joseph Compton.
Compton a petrecut un an ca instructor de fizică la Universitatea Minnesotei în 1916–17, apoi doi ani ca inginer cercetător la din Pittsburgh, unde a lucrat la dezvoltarea . În timpul Primului Război Mondial a dezvoltat instrumente de avioane pentru .
În 1919, Compton a primit una din primele două fellowshipuri ale , care permitea studenților să învețe în străinătate. A ales să meargă la al Universității Cambridge din Anglia. Lucrând împreună cu George Paget Thomson, fiul lui J. J. Thomson, Compton a studiat și radiațiilor gamma. El a observat că razele împrăștiate erau mai ușor de absorbit decât raza inițială. Compton a fost foarte impresionat de oamenii de știință de la Cavendish, mai ales de Ernest Rutherford, și Arthur Eddington, și în cele din urmă i-a dat celui de al doilea său fiu numele lui J. J. Thomson.
După o vreme, Compton a devenit diacon al unei biserici baptiste. „Știința nu are de ce să aibă vreo gâlceavă”, spunea el, „cu o religie care postulează un Dumnezeu căruia oamenii îi sunt copii.”
Profesor de fizică thumb|upright|Compton pe coperta revistei Time din 13 ianuarie 1936, ținând în mână detectorul său de radiații cosmice
Efectul Compton Întors în Statele Unite, Compton a fost numit profesor de fizică Wayman Crow și șef al catedrei de fizică la în 1920. În 1922, a observat cum cuantele de radiații X împrăștiate de electroni liberi au lungimi de undă mai mari și, conform relației lui Planck, energie mai mică decât radiațiile X inițiale, surplusul de energie fiind transferat electronilor. Această descoperire, denumită „efectul Compton” sau „împrăștierea Compton”, demonstra natura de particulă a radiației electromagnetice.
În 1923, Compton a publicat un articol în Physical Review în care explica deplasarea radiației X atribuind fotonilor impuls similar particulelor, ceva ce Einstein sugerase în explicația dată de el în 1905, și pentru care a primit Premiul Nobel, a efectului fotoelectric. Postulați inițial de Max Planck în 1900, fotonii erau conceptualizați ca elemente de lumină „cuantizate”, conținând o anume cantitate de energie care depinde doar de frecvența luminii. În articolul său, Compton a calculat relația matematică între deplasarea lungimii de undă și unghiul de împrăștiere a radiațiilor X presupunând că fiecare foton de radiație X împrăștiat interacționează cu un singur electron. Articolul său se încheia cu o prezentare a experimentelor care au confirmat relația calculată de el:
unde este lungimea de undă inițială, este lungimea de undă după împrăștiere, este constanta Planck, este , este viteza luminii, și este unghiul de împrăștiere. Cantitatea este cunoscută sub numele de a electronului; ea este egală cu . Diferența de lungime de undă este undeva între zero (pentru ) și dublul lungimii de undă Compton a electronului (pentru ). El a constatat că unele radiații X nu suferă nicio modificare a lungimii de undă deși sunt împrăștiate la unghiuri mari; în toate aceste cazuri, fotonul nu a reușit să deplaseze niciun electron. Astfel, magnitudinea deplasării nu este legată de lungimea de undă Compton a electronului, ci de lungimea de undă Compton a întregului atom, care poate fi de peste 10.000 de ori mai mică.
„Când mi-am prezentat rezultatele la o întâlnire a Societății Americane de Fizică în 1923,” își amintea ulterior Compton, „a declanșat cea mai aprinsă controversă pe care am cunoscut-o vreodată.” Natura ondulatorie a luminii fusese bine demonstrată, iar ideea că ea ar putea avea o natură duală nu era ușor de acceptat. Grăitor pentru aceasta este faptul că difracția într-o structură cristalină putea fi explicată doar cu referire la natura ondulatorie a luminii. Compton a primit pentru acest rezultat Premiul Nobel pentru Fizică în 1927. Compton și Alfred W. Simon au dezvoltat metoda de observare simultană a fotonilor de radiații X împrăștiate și a electronilor de recul. În Germania, Walther Bothe și Hans Geiger au dezvoltat independent o metodă similară.
Radiațiile X thumb|upright|Compton la Universitatead in Chicago în 1933 cu studentul postuniversitar Luis Alvarez lângă telescopul său de radiații cosmice În 1923, Compton a trecut la Universitatea din Chicago ca profesor de fizică, post pe care avea să-l ocupe următorii 22 de ani. În 1925, el a demonstrat că radiațiile X împrăștiate la 130.000 de volți ale primelor șaisprezece elemente din tabelul periodic (de la hidrogen la sulf) sunt polarizate, rezultat prezis de J. J. Thomson. de la Universitatea Harvard a promovat o tentativă de a demonstra că interpretarea lui Compton a efectului ce-i poartă numele este greșită. Duane a efectuat o serie de experimente pentru a-l contrazice pe Compton, dar a găsit în schimb dovezi că Compton are dreptate. În 1924, Duane a recunoscut că așa este.
Compton a cercetat efectul radiațiilor X asupra nucleelor de sodiu și clor din sare. El a utilizat radiații X pentru a cerceta feromagnetismul, concluzionând că el este rezultatul alinierii . În 1926, a devenit consultant pentru Departamentul de Lămpi de la General Electric. În 1934, s-a întors în Anglia ca profesor vizitator Eastman la Universitatea Oxford. Acolo, General Electric i-a cerut rapoarte despre activitățile din laboratorul de cercetări al de la Wembley. Compton era fascinat de posibilitățile de cercetare ale laboratorului pe tema lămpilor fluorescente. Raportul lui a dus la inițierea unui program de cercetare în America, care le-a dezvoltat.
Prima carte a lui Compton, X-Rays and Electrons, a fost publicată în 1926. În ea, el arăta cum se calculează densitățile materialelor difractante după șabloanele de difracție a radiațiilor X. El și-a revizuit cartea cu ajutorul lui producând X-Rays in Theory and Experiment (1935). Această operă a rămas una de referință pentru următoarele trei decenii.
Radiații cosmice Pe la începutul anilor 1930, Compton devenise interesat de radiațiile cosmice. La acea dată, existența lor era cunoscută, dar natura și originea lor rămâneau subiect de speculații. Prezența lor putea fi detectată cu o „bombă” sferică conținând aer comprimat sau argon și măsurându-i conductivitatea electrică. Călătoriile în Europa, India, Mexic, Peru și Australia i-au dat lui Compton ocazia să măsoare radiații cosmice la diferite altitudini și latitudini. Împreună cu alte grupuri care au făcut observații pe tot globul, ei au găsit că radiațiile cosmice sunt cu 15 la sută mai intense la poli decât la ecuator. Compton a pus aceasta pe seama faptului că radiațiile cosmice sunt formate în principal din particule încărcate electric, și nu din fotoni, cum sugera Robert Millikan, efectul latitudinii fiind cauzat de .
Proiectul Manhattan thumb|left|upright|Insigna lui Arthur Compton de la Hanford Site. Din rațiuni de securitate, se folosea un nume fals. În aprilie 1941, Vannevar Bush, șeful (NDRC) din timpul războiului, a înființat o comisie specială condusă de Compton care să raporteze despre programul de uraniu al NDRC. Raportul lui Compton, transmis în mai 1941, anticipa perspectiva dezvoltării de , a propulsiei nucleare pentru ambarcațiuni, și armele nucleare pe bază de uraniu-235 sau pe bază de plutoniu, element recent descoperit. În octombrie, el a scris un alt raport despre fezabilitatea unei bombe atomice. Pentru acest raport, el a colaborat cu Enrico Fermi la calculul masei critice a uraniului-235, estimând rezervat că ar fi între și . El a discutat și perspectiva îmbogățirii uraniului împreună cu Harold Urey, a vorbit cu Eugene Wigner despre cum ar putea fi produs plutoniul într-un reactor nuclear, și cu despre cum plutoniul produs într-un reactor ar putea fi separat de uraniu. Raportul său, transmis în noiembrie, afirma că o bombă este realizabilă, deși era mai rezervat în privința puterii sale de distrugere decât era și colegii săi britanici.