Arthur Holly Compton (10 Eylül 1892 - 15 Mart 1962), 1927'de elektromanyetik radyasyonun parçacık doğasını gösteren Compton etkisinin keşfi ile Nobel Fizik Ödülü kazanmış Amerikalı fizikçidir. Zamanında çok dikkat çeken bir buluştur. Işığın dalga doğası o zamanlarda iyi anlaşılmış olsa da ışığın hem dalga hem parçacık olabileceği fikri kolay kabul görmemiştir. Kendisi ayrıca Manhattan Projesindeki Metallurji Laboratuvarının başı ve 1945 ile 1953 seneleri arasında St. Louis Washington Üniversitesi rektörüdür.
1919'da Compton Ulusal Araştırma Kurulu tarafından ilk defa verilen iki burstan birini alarak yurtdışında eğitim görme fırsatı kazanmıştır. Gamma ışınlarının saçınımı ve absorpsiyonu konusunda çalışacağı Cambrigde Üniversitesi'ndeki Cavendish Laboratuvarını tercih etmiştir. Daha sonraki araştırmaları sonucunda Compton etkisini bulmuştur. X-ışınlarını kullanarak ferromanyetizmi incelemi ve bu olayın elektron spinlerinin aynı hizaya gelmesi sonucu olduğu sonucuna varmıştır, ayrıca kozmik ışınlar üzerine çalışmış ve bunların prensipte pozitif yüklü parçacıklar olduğunu keşfetmiştir.
II. Dünya Savaşı sırasında ilk nükleer silahların geliştirildiği Manhattan Projesi'nde anahtar rollerden birini oynamıştır. Raporları projenin başlatılmasında önemli rol oynamıştır. 1942'de Metalurji Laboratuvarının lideri konumuna gelmiştir ve sorumlulukları arasında uranyumu plutonyuma çevirecek reaktörleri üretmek ve tasarlamak, uranyum ile plutonyumu birbirinden ayıracak yolları bulmak ve bombanın tasarımını yapmak vardır. Compton Enrico Fermi'nin Chicago Pile-1 tasarımını öngörmüştür ve ilk nükleer reaktör olarak tasarım ilk defa 2 Aralık 1942'de çalıştırılmıştır. Metalurji Laboratuvarı ayrıca Oak Ridge Tennessee’deki X-10 Graphite Reaktörünün tasarlanması ve işletilmesinden de sorumludur. Plutonyum üretimi Hanford alanındaki reaktörlerde 1945'te başlamıştır.
Savaşın ardından Compton St. Louis Washington Üniversitesinde rektör olarak görev almıştır. Çalıştığı sırada üniversite resmi olarak ırk ayrımını lisans bölümlerinde sonlandırmış, ilk kadın profesörü işe almış ve savaş emeklilerinin Amerika'ya dönmesi ile rekor sayıda öğrenci almıştır.

İlk yılları

Elias ve Otelia Catherine Compton’un oğlu Arthur Compton 10 Ekim 1892 tarihinde Wooster, Ohio’da dünyaya gelmiştir. Ailesi akademik kariyer sahibi idi. Elias Arthur’un da katıldığı Wooster Üniversitesinde dekandı. Artur’un en büyük kardeşi Karl, kendisi de Wooster’a katılmıştır, fizik alanında doktorasını Princeton Üniversitesi'nden 1912 senesinde almış ve MIT’de 1930 ile 1948 yılları arasında başkanlık görevi almıştır. İkinci kardeşi Wilson da Wooster’a katılmış ve ekonomi alanında doktorasını Princeton’da 1916 senesinde almıştır ve Washington Eyalet Üniversitesinde 1944 ile 1951 seneleri arasında başkanlık görevi almıştır. Her üç kardeş de Alpha Tau Omega yurdunun üyesidir.
Compton, ilk başlarda astronomi alanı ile ilgilenmiştir ve Halley kuyruklu yıldızının 1910 yılında fotoğrafını çekmiştir. 1913 yılı civarında yaptığı, dairesel bir tüpün içindeki suyun hareketini inceleyerek dünyanın dönüş hareketini gösterdiği bir deney yaptığından bahsetmiştir. O sene Wooster’dan lisans derecesi ile mezun olduktan sonra Princeton'a girdi ve orada 1914 senesinde beşeri bilimler yüksek lisansını tamamlamıştır. Compton bundan sonra fizik alanında doktorasını Hereward L. Cooke denetiminde “X-ray yansıma yoğunluğu ve atom içinde elektronların dağılımı” konusunda tezini yazmıştır.
Arthur Compton doktorasını 1916 senesinde doktorasını aldıktan sonra Karl ve Wilson ile beraber ilk defa 3 kardeş olarak Princeton'dan mezun olan kişiler oldular. Ablaları Mary, misyoner C. Herbert Rice ile evlenip Lahore'dakki Forman Christi an College'da müdür oldu. Haziran 1916'da Wooster'dan sınıf arkadaşı Compton Betty Charity McColaskey ile evlendi. Arthur Alan ve John Joseph Compton adında iki çocukları oldu
Compton, Minnesota Üniversitesi'nde 1916-1917 yılları arasında fizik eğitmenliği yaptı. Ardından 2 sene sodyum buhar lambasını geliştirdiği Westinghouse Lamba Şirketi'nde araştırma mühendisliği görevi aldı. I. Dünya Savaşı sırasında Haberleşme Bölüğü için uçak enstrümanları geliştirdi.
1919'da Compton Ulusal Araştırma Kurulu tarafından ilk defa verilen iki burstan birini alarak yurtdışında eğitim görme fırsatı kazanmıştır. Gamma ışınlarının saçınımı ve absorpsiyonu konusunda çalışacağı Cambridge Üniversitesi’ndeki Cavendish Laboratuvarını tercih etmiştir. Daha sonraki araştırmaları sonucunda Compton etkisini bulmuştur. X-ışınlarını kullanarak ferromanyetizmi incelemi ve bu olayın elektron spinlerinin aynı hizaya gelmesi sonucu olduğu sonucuna varmıştır, ayrıca kozmik ışınlar üzerine çalışmış ve bunların prensipte pozitif yüklü parçacıklar olduğunu keşfetmiştir.
Bir süre Compton Vaftiz Kilisesinde papaz yardımcılığı yaptı. “Bilim insanların Tanrı’nın çocuğu olduğu postulasını ortaya atan din ile tartışamaz” demiştir.

Compton Etkisi

Compton 1920'de Amerika'ya dönünce Wayman Crow tarafından Fizik profesörü ve St. Louis Washington Üniversitesinde Fizik bölüm başkanlığına getirildi. 1922'de serbest elektronlar tarafından saçılan daha uzun dalga boylu X-ray miktarını ve Plank ilişkisine dayanarak olarak gelen X-ışınlarından daha az enerjili olduklarını, aradaki enerji farkını elektronlara aktardıklarını buldu. Bu buluş “Compton Etkisi” veya “Compton Saçınımı” olarak bilinir ve elektromanyetik radyasyonun parçacık konseptini gösterir.
Compton 1923 yılında fotonları partikül gibi momentumlarından kaynaklanan X-ışını kaymasını, Einstein'ın 1905'te Nobel kazandığı foto-elektrik etkiyi açıklayan makalesini Physical Review'da yayınladı. Bu çalışmalar ilk olarak Max Plank tarafından 1900 senesinde, ışığın elementlerinin sadece ışığın frekansına bağlı olarak belli miktarda enerji taşıyabileceği şekilde kuantize edilmesi şeklinde kavramsallaştırılmıştır. Makalesinde Compton, dalga boyundaki kayma ile x-ışını saçınım açısı arasındaki matematiksel ilişkileri her x-ışını fotonunun bir elektron ile etkileşime girdiği kabulü ile türetmiştir. Makalesini deneysel verilerin aşağıda türetilmiş ilişki ile onaylandığını söyleyerek sonlandırmıştır.




λ
−

λ
′

=
h

/

M
e
c
(
1
−
c
o
s
a
)


{\displaystyle \lambda -\lambda '=h/Mec(1-cosa)}

Yukarıdaki formülde, λ ilk dalga boyu, λ' yansıma sonrası dalga boyu, h Plank sabiti, Me Elektron serbest kütlesi, c Işık hızı, α Saçınım açısı h⁄Mec büyüklüğü elektronun Compton dalgaboyu olarak bilinir ve 2.43×10−12 m'e eşittir. Dalgaboyu kayması sıfır (θ = 0° için) ve iki elektron için Compton Dalgaboyu (θ = 180°) arasındadır.
Bazı X-ışınlarının büyük saçınım açıları ile saçınsalar dahi dalgaboylarında kayma gösterdiklerini fark etmiştir. Bu olayın gerçekleştiği her durumda foton elektron koparmayı başaramamıştır. Bu yüzden kaymanın büyüklüğü elektronun Compton Dalgaboyu ile ilişkili değil tüm atomun Compton Dalgaboyu ile ilişkilidir ki bu 10 000 kat küçük olabilir.
Compton daha sonra “Sonuçlarımı American Physical Society’e 1923’te sunduğumda hemen en ateşli şekilde tartışılan bilimsel fikir ayrılığı olmuştu ki bu benim gördüğüm en büyüğüydü” demiştir. Işığın dalga doğası iyi bir şekilde gösterilmiştir ve ikili doğası kolayca kabul görmemiştir. Söylemektedir ki kristal kafes içerisinde kırınım ışığın dalga doğası ile açıklanabilmekteydi. Compton 1927'de Nobel Fizik Ödülünü kazanmıştır. Compton ve Alfred W. Simon aynı anda hem saçınan X-ışını fotonunu hem de geri tepen elektronu gözlemleyebilecek bir metot geliştirmişlerdir. Almanya'da Walther Bothe ve Hans Geiger bağımsız olarak benzer metotlar geliştirmişlerdir.