アーサー・コンプトン

幼年期

1892年9月10日にオハイオ州ウースターにEliasとOtelia Catherine（旧姓Augspurger）Comptonの間に生まれた。母のOtelia Catherineは1939年にAmerican Mother of the Yearに選ばれている。アカデミックな家族であった。Eliasはウースター大学の学部長であり、アーサーも入学している。1番上の兄のカールもウースター大学に入学し、1912年にプリンストン大学で物理学のDoctor of Philosophy (PhD) を取得し、1930年から1948年までマサチューセッツ工科大学の学長を務めた。2番目の兄のWilsonも同じようにウースター大学に入学し、1916年にプリンストン大学で経済のPhDを取得し、1944年から1951年までワシントン州立大学の学長を務めた。兄弟3人ともAlpha Tau Omegaフラタニティのメンバーであった。
最初は天文学に興味があり、1910年にハレー彗星の撮影をしている。1913年ごろ、円管内の水の動きを調べることにより地球の自転を実証する実験を記述した。同年、ウースター大学を卒業し理学士を取得し、プリンストン大学に入学し1914年にMaster of Artsを取得した。その後、Hereward L. Cooke指導教官の下で物理学のPhDを取得し、学術論文The Intensity of X-Ray Reflection, and the Distribution of the Electrons in Atoms（X線反射の強度、および原子内の電子分布）を書いた。
1916年にPhDを取得したことで、兄のカール、ウィルソンとともにプリンストンからPhDを取得した初の3兄弟となった。後に3人は同時にアメリカの大学の学長となった。姉妹のMaryはラホールのForman Christian Collegeの学長となった宣教師C. Herbert Riceと結婚した。1916年6月、コンプトンはウースター大学の同級生であったBetty Charity McCloskeyと結婚した。2人の息子Arthur AlanとJohn Joseph Comptonをもうけた。
1916年から1917年までの1年間はミネソタ大学で物理学の専任講師として過ごし、その後2年間はピッツバーグのウェスティングハウス・ランプ・カンパニーで研究エンジニアとして過ごし、ここでナトリウムランプの開発に取り組んだ。第一次世界大戦中は信号隊に向けての航空計器を開発した。
1919年、これにより学生が留学することができる2つの全米研究評議会フェローシップのうち1つを受賞した。コンプトンはイギリス、ケンブリッジ大学のキャベンディッシュ研究所へ行くことを選択した。J. J. トムソンの息子ジョージ・パジェット・トムソンとともにガンマ線の散乱と吸収を研究し、散乱した線が元の線源よりも容易に吸収されることを観測した。キャベンディッシュの科学者、特にアーネスト・ラザフォード、Charles Galton Darwin、アーサー・エディントンに大いに感銘を受け、次男にJ. J. Thomsonからとった名前をつけている。
しばらくの間、バプテスト教会の執事をしていた。「科学は、人類を子どもとする神を仮定する宗教と口論することができない」と発言している。

X線

1923年、物理学教授としてシカゴ大学に移り、その後22年間その地位にあった。1925年、周期表の最初の16元素（水素から硫黄）からの13万ボルトのX線の散乱は偏光するというJ. J. トムソンにより予測されていた結果を実証した。ハーバード大学のウィリアム・デュアンはコンプトンによるコンプトン効果の解釈が間違っていることを証明する運動を主導した。デュアンはコンプトンを反証するために一連の実験を行ったが、コンプトンが正しいという証拠を見つけた。1924年にデュアンはこれが事実であることを認めた。
塩のナトリウムおよび塩素核に対するX線の影響を調査した。彼は強磁性を調査するためにX線を使用し、これが電子スピンの配列の結果であると結論付けた。1926年、ゼネラル・エレクトリックのランプ部門のコンサルタントとなった。1934年、オックスフォード大学へEastman客員教授としてイギリスへ戻った。そこにいる間、ゼネラル・エレクトリックはウェンブリーにあるゼネラル・エレクトリック・カンパニー plcの研究所での活動について報告するよう彼に依頼した。コンプトンはそこでの蛍光灯の研究の可能性に興味をそそられた。彼の報告は蛍光灯を開発するアメリカの研究プログラムを刺激した。
コンプトンの最初の著書X-Rays and Electronsは1926年に出版された。この中でX線回折パターンから回折物質の密度を計算する方法を示した。彼はこの本を改訂しSamuel K. Allisonを助けをかりてX-Rays in Theory and Experiment (1935)を作成した。これはその後30年間にわたり標準的な参考書であり続けた。

宇宙線

1930年代初頭までに、宇宙線に興味を持つようになった。当時、その存在は知られていたが、その起源と性質は不確かであった。その存在は圧縮空気もしくはアルゴン気体を含む球体の「爆弾」を使用しその導電率を測定することで検出できる。ヨーロッパ、インド、メキシコ、ペルー、オーストラリアへの旅行により、様々な高度と緯度で宇宙線を測定する機会を得た。世界中で観測を行った他のグループとともに、彼らは宇宙線が赤道よりも極で15%強いことを発見した。コンプトンはこの原因をロバート・ミリカンが提案した光子ではなく、主に荷電粒子で構成される宇宙線の効果とし、緯度の影響は地磁気によるものとした。

マンハッタン計画

1941年4月、戦時中のアメリカ国防研究委員会(NDRC)の委員長であるヴァネヴァー・ブッシュはNDRCのウラン計画について報告するためにコンプトンが委員長を務める特別委員会を設立した。1941年5月に提出されたコンプトンの報告書で、ウラン235や直近に発見されたプルトニウムを使用する放射能兵器、船舶の原子力推進、核兵器の開発の見通しを予測した。10月、原子爆弾の実用性に関する別の報告書を書いた。この報告書作成にあたり、エンリコ・フェルミと協力してウラン235の臨界量の計算を行い、20キログラム (44 lb)と2トン (2.0 LT; 2.2 ST)の間と控えめに見積もった。ハロルド・ユーリーとウラン濃縮の見通しについて議論し、ユージン・ウィグナーと原子炉でプルトニウムがどのように生成されるかについて話し、Robert Serberと原子炉で生成されるプルトニウムがウランからどのように分離できるかについて話した。11月に提出された報告書では、爆弾は実行可能であると述べたが、その破壊力についてはマーク・オリファントやイギリスの同僚よりも保守的であった。
コンプトンの11月の報告書の最終草案ではプルトニウムの使用についての言及がないが、最新の研究についてアーネスト・ローレンスと話した後、コンプトンはプルトニウム爆弾も実行可能であると確信した。12月、プルトニウム計画の担当となった。1943年1月までに制御連鎖反応を達成し、1945年1月までに爆弾を所持することを望んだ。この問題に取り組むために、コロンビア大学、プリンストン大学、カリフォルニア大学バークレー校でプルトニウムと原子炉設計に取り組んでいる様々な研究グループをシカゴの冶金研究所に集めた。この目的はウランをプルトニウムに変換する原子炉を製造し、プルトニウムをウランから化学的に分離する方法を見つけ、原子爆弾を設計および造ることであった。
1942年6月、アメリカ陸軍工兵司令部が核兵器計画の管理を引き受け、コンプトンの冶金研究所はマンハッタン計画の一部になった。同月、コンプトンはロバート・オッペンハイマーへ爆弾設計の責務を与えた。成功した原子炉はまだ建設されていなかったが、冶金研究所の科学者が考案したさまざまな種類の原子炉設計のどれを追求すべきか決定するのはコンプトンの責任であった。
労働争議により冶金研究所のRed Gate Woodsに位置する新たな拠点の建設が遅れたとき、Stagg Fieldのスタンドの下に最初の原子炉であるシカゴ・パイル1号を建設することを決定した。フェルミの指示の下、1942年12月2日に臨界に達した。コンプトンはMallinckrodtがウラン鉱石の精製に着手し、デュポンがテネシー州オークリッジでプルトニウムのパイロットプラントを建設するよう手配した。
1943年7月にプルトニウムの計画に大きな局面が生じた。このときエミリオ・セグレのグループがオークリッジのX-10黒鉛炉で生成されたプルトニウムが高レベルのプルトニウム240を含むことを確認した。その自発核分裂により、ガンバレル型核兵器でプルトニウムを使うことは不可能となった。オッペンハイマーのロスアラモス研究所は爆縮型の核兵器を設計・製造することによりこの課題を対処した。
コンプトンは1944年9月にハンフォード・サイトで初の原子炉が作動するのを見た。ウランスラグの最初のひとかたまりは1944年11月にハンフォードの原子炉Bに供給され、1945年2月にプルトニウムのロスアラモスへの出荷が開始された。コンプトンは戦時中ずっと卓越した科学顧問及び理事であった。1945年、ローレンス、オッペンハイマー、フェルミとともに日本に対する原子爆弾の軍事使用を勧める科学パネルに参加した。マンハッタン計画への貢献に対してMedal for Meritを授与された。

ワシントン大学への復帰

戦後、シカゴ大学のCharles H. Swift物理学特別功労教授(Distinguished Service Professor of Physics)を辞任し、セントルイス・ワシントン大学に戻り1946年に第9代学長に就任した。学長を務めている間、大学は正式に学部から差別を廃止し、初の女性の正教授を任命し、戦時中の退役軍人がアメリカに戻ってきたことで記録的な数の学生が入学した。国内の科学界における評判と人間関係により、多くの国内で有名な科学研究者を大学に採用することができた。しかし、このような功績にもかかわらず、完全な人種統合に向けた動きが遅くワシントン大学をアフリカ系アメリカ人へ門戸を開くセントルイスの最後の高等教育機関としたと当時そして後に歴史家から批判された。
1954年に学長から退任したが、自然哲学特別功労教授として教授陣に残り、1961年に常勤を辞めた。引退に際してマンハッタン計画における自身の役割を個人的に説明したAtomic Questを書き、1956年に発表された。

哲学

コンプトンは自由意志の2段階モデルを提案する一握りの科学者・哲学者の1人であった。この中にはウィリアム・ジェームズ、アンリ・ポアンカレ、カール・ポパー、Henry Margenau、ダニエル・デネットがいた。1931年、量子不確定性に基づく人の自由という考えを擁護し、巨視的世界に偶然をもたらすために微視的な量子事象の拡大の概念を発案した。自身のやや奇妙な機構において、その拡大するものに取り付けられたダイナマイト数本を想像し、1935年に発表されたシュレーディンガーの猫のパラドックスを予想した。

コンプトンの考えが人々の行動の直接の原因になったという批判に反応し、1955年のAtlantic Monthlyの記事において自身の考えの2段階の性質を明らかにした。最初にランダムに発生する可能性のある事象の範囲があり、次に選択行為に決定要因が追加される。
A set of known physical conditions is not adequate to specify precisely what a forthcoming event will be. These conditions, insofar as they can be known, define instead a range of possible events from among which some particular event will occur. When one exercises freedom, by his act of choice he is himself adding a factor not supplied by the physical conditions and is thus himself determining what will occur. That he does so is known only to the person himself. From the outside one can see in his act only the working of physical law. It is the inner knowledge that he is in fact doing what he intends to do that tells the actor himself that he is free.

死と遺産

1962年3月15日に脳溢血によりカリフォルニア州バークレーで妻（1980年没）と息子たちを残し亡くなった。オハイオ州ウースターのウースター墓地(Wooster Cemetery)に埋葬されている。亡くなる前の1962年春カリフォルニア大学バークレー校のProfessor-at-Largeであった。
1927年にノーベル物理学賞、1930年にマテウチ・メダル、1940年に王立協会のヒューズ・メダル、Franklin Instituteのフランクリン・メダルなど生涯に多くの賞を受賞した。また、様々なところで名前がつけられている。月のコンプトンクレーターは、コンプトンとその兄弟カールにちなんで名づけられた。セントルイス・ワシントン大学の物理学研究棟にはその名誉によりコンプトンの名がついており、数学、物理学、惑星科学を学ぶ学部生のための同大学の最上位のフェローシップにもその名がつけられている。"Holly hump"と呼ばれるスピードバンプのよりなだらかで、長く、傾斜したものを考案した。この多くはワシントン大学のキャンパスの道路にある。シカゴ大学レジデンスホールは、コンプトンとその業績を記念してシカゴにArthur H. Compton Houseを献呈した。これは現在、アメリカ合衆国国定歴史建造物となっている。St. Louis Walk of Fameにも入っている。NASAのコンプトンガンマ線観測衛星は、コンプトンを敬して命名された。コンプトン効果は、観測衛星に搭載されたガンマ線検出機器の中心である。