全米研究評議会
1919年、2つの全米研究評議会フェローシップの1つを与えられ、留学をした。イギリスのケンブリッジ大学のキャベンディッシュ研究所に行くことを選び、そこでガンマ線の散乱と吸収を研究した。これらの線のさらなる研究によりコンプトン効果が発見された。彼は強磁性を調べるためにX線を用い、これが電子スピンの配列の結果であると結論づけ、また、宇宙線を研究しこれが主に正に帯電した粒子で構成されていることを発見した。