آرتور هالی کامپتون

آرتور هالی کامپتون (به زبان انگلیسی: Arthur Holly Compton؛ زادهٔ ۱۰ سپتامبر ۱۸۹۲ – درگذشتهٔ ۱۵ مارس ۱۹۶۲) یک فیزیک‌دان آمریکایی بود که برای کشف اثر کامپتون، که طبیعت ذره‌ای تابش الکترومغناطیسی را نشان می‌دهد، برندهٔ جایزه نوبل فیزیک در سال ۱۹۲۷ شد. او با چارلز تامسون ریس ویلسون این جایزه را به اشتراک گذاشت. کامپتون نقش کلیدی در پروژه منهتن طی جنگ جهانی دوم ایفا کرد و رهبری آزمایشگاه متالورژی دانشگاه شیکاگو را بر عهده داشت، جایی که اولین راکتور هسته‌ای جهان، پایل شیکاگو-۱، ساخته شد. او همچنین در زمینه‌های پرتوهای کیهانی، فرومغناطیس، و کاربردهای پرتو ایکس پیشگام بود. کامپتون استاد دانشگاه‌های دانشگاه واشینگتن در سنت لوئیس و دانشگاه شیکاگو بود و از سال ۱۹۴۵ تا ۱۹۵۳ به عنوان رئیس دانشگاه واشینگتن در سنت لوئیس خدمت کرد.

او نویسندهٔ کتاب‌های مهمی مانند «پرتوهای ایکس و الکترون‌ها» (۱۹۲۶) و «جستجوی اتمی» (۱۹۵۶) بود و دیدگاه‌های فلسفی و مذهبی خود را در مورد آزادی اراده و نقش خدا در علم بیان کرد. کامپتون به عنوان یکی از تأثیرگذارترین فیزیک‌دانان قرن بیستم شناخته می‌شود و میراث او شامل نام‌گذاری دهانه کامپتون روی ماه، رصدخانه پرتو گاما کامپتون ناسا، و جوایز متعدد است.

 زندگی اولیه 
آرتور هالی کامپتون در ۱۰ سپتامبر ۱۸۹۲ در شهر ووستر، اوهایو، ایالات متحده آمریکا، زاده شد. پدرش، الیاس کامپتون، رئیس کالج ووستر (که اکنون کالج ووستر نامیده می‌شود) بود و مادرش، اوتلیا کاترین آگسپورگر، از تبار منیونیت آلمانی بود و در سال ۱۹۳۹ به عنوان «مادر سال آمریکا» انتخاب شد. خانوادهٔ کامپتون خانواده‌ای دانشگاهی بود: برادر بزرگ‌ترش، کارل تی. کامپتون، دکترای فیزیک از دانشگاه پرینستون گرفت و از سال ۱۹۳۰ تا ۱۹۴۸ رئیس مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) بود. برادر دیگرش، ویلسون کامپتون، دکترای اقتصاد از پرینستون گرفت و از سال ۱۹۴۴ تا ۱۹۵۱ رئیس دانشگاه ایالتی واشینگتن بود. هر سه برادر عضو انجمن آلفا تاو امگا بودند. کامپتون در ابتدا به ستاره‌شناسی علاقه‌مند بود و در سال ۱۹۱۰ عکسی از ستاره دنباله‌دار هالی گرفت. در حدود سال ۱۹۱۳، او آزمایشی برای نشان دادن چرخش زمین با استفاده از آب در یک لولهٔ دایره‌ای توصیف کرد که به عنوان «ژنراتور کامپتون» شناخته می‌شود.

 تحصیلات 
کامپتون در سال ۱۹۱۳ از کالج ووستر با مدرک کارشناسی فارغ‌التحصیل شد و سپس وارد دانشگاه پرینستون شد، جایی که در سال ۱۹۱۴ مدرک کارشناسی ارشد گرفت. او دکترای فیزیک خود را در سال ۱۹۱۶ تحت نظارت هروارد ال. کوک دریافت کرد. موضوع رسالهٔ او «شدت بازتاب پرتو ایکس و توزیع الکترون‌ها در اتم‌ها» بود. کامپتون، کارل و ویلسون اولین گروه سه برادر بودند که دکترا از پرینستون گرفتند و بعداً اولین گروهی که همزمان ریاست کالج‌های آمریکایی را بر عهده داشتند. خواهرش، مری، با سی. هربرت رایس ازدواج کرد که رئیس کالج مسیحی فورمن در لاهور شد.

 حرفه علمی 
پس از دریافت دکترا، کامپتون در سال ۱۹۱۶ به عنوان مدرس فیزیک در دانشگاه مینه‌سوتا شروع به کار کرد. در سال ۱۹۱۷، به عنوان مهندس تحقیقاتی در شرکت لامپ وستینگهاوس در پیتسبورگ استخدام شد، جایی که روی لامپ بخار سدیم کار کرد و ابزارهای هواپیمایی برای ارتش در جنگ جهانی اول توسعه داد. در سال ۱۹۱۹، او یکی از اولین دو بورسیه شورای تحقیقات ملی را برای تحصیل در خارج دریافت کرد و در آزمایشگاه کاوندیش دانشگاه کمبریج در انگلیس، زیر نظر جرج پگت تامسون، پراکندگی و جذب پرتو گاما را مطالعه کرد. از سال ۱۹۲۶ تا ۱۹۲۷، به عنوان بورسیه گوگنهایم در دانشگاه پنجاب تدریس کرد.

کامپتون در سال ۱۹۲۰ به عنوان استاد کرسی وایمن کرو فیزیک و رئیس دپارتمان فیزیک در دانشگاه واشینگتن در سنت لوئیس منصوب شد. در سال ۱۹۲۳، به دانشگاه شیکاگو به عنوان استاد فیزیک منتقل شد و این سمت را برای ۲۲ سال تا ۱۹۴۵ حفظ کرد. او از سال ۱۹۴۵ تا ۱۹۵۳ رئیس دانشگاه واشینگتن در سنت لوئیس بود، جایی که دانشگاه را از تبعیض نژادی در مقطع کارشناسی رها کرد، اولین استاد تمام‌وقت زن را منصوب کرد و تعداد دانشجویان را پس از جنگ افزایش داد. کامپتون تا سال ۱۹۶۱ به عنوان استاد برجسته فلسفه طبیعی در دانشگاه باقی ماند و در بهار ۱۹۶۲ به عنوان استاد بزرگ در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی خدمت کرد.

در سال ۱۹۲۶، مشاور جنرال الکتریک شد و در سال ۱۹۳۴ استاد بازدیدکننده ایستمن در دانشگاه آکسفورد بود. او «هامپ هالی» را اختراع کرد، نوعی سرعت‌گیر ملایم برای جاده‌های دانشگاه واشینگتن.

 کارهای برجسته 
مهم‌ترین کشف کامپتون، اثر کامپتون در سال ۱۹۲۲ بود که نشان داد فوتون‌های پرتو ایکس هنگام پراکندگی از الکترون‌های آزاد، طول موج طولانی‌تری دارند و انرژی کمتری، که انرژی مازاد به الکترون منتقل می‌شود. این کشف در سال ۱۹۲۳ در مجله فیزیکال ریویو منتشر شد و فرمول تغییر طول موج را به دست آورد: \(\lambda' - \lambda = \frac{h}{m_ec}(1 - \cos \theta)\)، جایی که \(\lambda\) طول موج اولیه، \(\lambda'\) طول موج پراکنده، \(h\) ثابت پلانک، \(m_e\) جرم استراحت الکترون، \(c\) سرعت نور، و \(\theta\) زاویه پراکندگی است. طول موج کامپتون برابر \(h / m_e c = 2.43 \times 10^{-12}\) متر است.

کامپتون از پرتو ایکس برای بررسی فرومغناطیس استفاده کرد و نتیجه گرفت که ناشی از هم‌ترازی اسپین الکترون‌هاست. او پرتوهای کیهانی را مطالعه کرد و کشف کرد که عمدتاً از ذرات باردار مثبت تشکیل شده‌اند. در دهه ۱۹۳۰، شدت پرتوهای کیهانی را در سراسر جهان اندازه‌گیری کرد و یافت که ۱۵ درصد در قطب‌ها بیشتر از استوا است، که آن را به تأثیر میدان مغناطیسی زمین نسبت داد، برخلاف نظریه فوتونی رابرت میلیکان. او روش‌هایی برای مشاهده همزمان فوتون‌های پراکنده پرتو ایکس و الکترون‌های برگشتی توسعه داد.

کتاب‌های او شامل «پرتوهای ایکس و الکترون‌ها» (۱۹۲۶)، که محاسبات چگالی از پراش پرتو ایکس را نشان می‌دهد، و «پرتوهای ایکس در نظریه و آزمایش» (۱۹۳۵، با ساموئل کی. آلیسون)، که مرجع استاندارد برای سه دهه بود.

 نقش در جنگ جهانی 
در جنگ جهانی دوم، کامپتون رهبری آزمایشگاه متالورژی دانشگاه شیکاگو را در پروژه منهتن بر عهده داشت و تولید راکتورهای هسته‌ای برای تبدیل اورانیوم به پلوتونیوم، جداسازی پلوتونیوم، و طراحی بمب اتمی را نظارت کرد. او بر ساخت پایل شیکاگو-۱ توسط انریکو فرمی نظارت کرد که در ۲ دسامبر ۱۹۴۲ بحرانی شد، و راکتور گرافیتی ایکس-۱۰ در اوک ریج. تولید پلوتونیوم در سایت هانفورد در ۱۹۴۵ آغاز شد. کامپتون در پنل علمی توصیه‌کننده استفاده از بمب اتمی علیه ژاپن بود و مدال شایستگی را دریافت کرد. گزارش‌های ۱۹۴۱ او به وانوار بوش در مورد برنامه‌های اورانیوم، سلاح‌های رادیولوژیکی، پیشرانه هسته‌ای، و بمب‌های اورانیوم-۲۳۵/پلوتونیوم را پیش‌بینی کرد. او جرم بحرانی اورانیوم-۲۳۵ را ۲۰ کیلوگرم تا ۲ تن تخمین زد و با هارولد یوری، یوجین ویگنر و رابرت سربر همکاری کرد.

 دیدگاه‌های مذهبی 
کامپتون یک پروتستان پرسبیترین بود؛ پدرش کشیش پرسبیترین بود. او دیکن کلیسای باپتیست بود و می‌گفت: «علم نمی‌تواند با دینی که خدا را به عنوان پدری برای انسان‌ها فرض می‌کند، نزاع کند.» او در سال‌های ۱۹۳۴–۱۹۳۵ در دانشگاه ییل، سمینار الهیات غربی، و دانشگاه میشیگان در مورد «جایگاه انسان در جهان خدا» سخنرانی کرد که به کتاب «آزادی انسان» تبدیل شد. فصل «مرگ، یا زندگی ابدی؟» برای جاودانگی مسیحی استدلال می‌کند و از آیات کتاب مقدس نقل می‌کند. از ۱۹۴۸ تا ۱۹۶۲، بزرگ‌تر کلیسای دوم پرسبیترین در سنت لوئیس بود. در سال‌های آخر، کتاب «سرنوشت انسان در ابدیت» را نوشت که عیسی را در مرکز برنامه ابدی خدا قرار می‌دهد.

 دیدگاه‌های فلسفی 
کامپتون مدل دو مرحله‌ای آزادی اراده را بر اساس نامعینی کوانتومی پیشنهاد کرد و تصور کرد که رویدادهای کوانتومی میکروسکوپیک می‌توانند به شانس ماکروسکوپیک تقویت شوند (مانند آزمایش فکری شبیه گربه شرودینگر). در مقاله ۱۹۵۵ در آتلانتیک مانتلی، توضیح داد که شرایط فیزیکی رویدادهای ممکن را تعریف می‌کنند و انتخاب عامل تعیین‌کننده اضافه می‌کند. این دانش درونی فقط برای بازیگر شناخته شده است و آزادی را تأیید می‌کند.

 جوایز و افتخارات 
کامپتون جوایز متعددی دریافت کرد:
 جایزه نوبل فیزیک در سال ۱۹۲۷ (مشترک با چارلز تامسون ریس ویلسون).
 مدال ماتئوچی در ۱۹۳۰.
 مدال هیوز و مدال فرانکلین در ۱۹۴۰.
 مدال شایستگی در ۱۹۴۵.
او در سال ۱۹۲۵ به انجمن فلسفی آمریکا، در ۱۹۲۷ به آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا، و در ۱۹۲۸ به آکادمی هنر و علوم آمریکا انتخاب شد.

 زندگی شخصی 
کامپتون در ۷ ژوئن ۱۹۱۶ با بتی چریتی مک‌کلوسکی (همکلاسی ووستر) ازدواج کرد. آن‌ها دو پسر داشتند: آرتور آلن کامپتون و جان جوزف کامپتون (نام‌گذاری شده به افتخار جی. جی. تامسون). همسرش تا ۱۹۸۰ زنده ماند و هر دو پسر از او پیشی گرفتند. کامپتون در گورستان ووستر، اوهایو، دفن شد.

 مرگ 
کامپتون در ۱۵ مارس ۱۹۶۲ در برکلی، کالیفرنیا، در سن ۶۹ سالگی، بر اثر خونریزی مغزی درگذشت.

 میراث 
میراث کامپتون شامل نام‌گذاری دهانه کامپتون روی ماه (مشترک با کارل)، آزمایشگاه فیزیک آرتور هالی کامپتون در دانشگاه واشینگتن، بورسیه برتر برای دانشجویان کارشناسی در ریاضی/فیزیک/علوم سیاره‌ای، خانه آرتور اچ. کامپتون در دانشگاه شیکاگو (نشان ملی تاریخی)، ستاره در پیاده‌روی شهرت سنت لوئیس، و رصدخانه پرتو گاما کامپتون ناسا (۱۹۹۱) است. کارهای او پایه‌ای برای پیشرفت‌های بعدی در فیزیک کوانتومی، فیزیک هسته‌ای و پرتوهای کیهانی فراهم کرد.

 پیوند به بیرون 
 زندگینامه آرتور کامپتون در ویکی‌پدیای انگلیسی
 زندگینامه در وبسایت جایزه نوبل
 زندگینامه در بریتانیکا

 بیوگرافی کامپتون در وب‌گاه نوبل

 منابع 

رده:استادان دانشگاه واشینگتن در سن‌لوئیس
رده:اعضای انجمن پیشبرد علوم آمریکا
رده:افراد پروژه منهتن
رده:اهالی اوهایو
رده:اهالی شهرستان وین، اوهایو
رده:اهالی ووستر، اوهایو
رده:برندگان جایزه نوبل اهل ایالات متحده آمریکا
رده:برندگان جایزه نوبل فیزیک
رده:پرسبیترهای اهل ایالات متحده آمریکا
رده:دانشمندان سده ۲۰ (میلادی) اهل ایالات متحده آمریکا
رده:دانشمندان فیزیک نظری
رده:دانش‌آموختگان دانشگاه پرینستون
رده:درگذشتگان ۱۹۶۲ (میلادی)
رده:دریافت‌کنندگان پور لو مریت (نشان غیرنظامی)
رده:دریافت‌کنندگان جایزه گوگنهایم
رده:زادگان ۱۸۹۲ (میلادی)
رده:شیمی طیف‌سنجی‌دانان
رده:فیزیک نظری
رده:فیزیک‌دانان اهل ایالات متحده آمریکا
رده:فیزیک‌دانان ذرات
رده:فیزیک‌دانان سده ۲۰ (میلادی)
رده:فیزیک‌دانان سده ۲۰ (میلادی) اهل ایالات متحده آمریکا
رده:فیزیک‌دانان کوانتوم
رده:فیزیک‌دانان نور
رده:کالج ووستر
رده:نویسندگان دین و علم
رده:درگذشتگان به علت خون‌ریزی درون‌جمجمه‌ای
رده:افراد آمریکایی آلمانی‌تبار
رده:اعضای مجمع فیلسوفان آمریکا
رده:استادان دانشگاه شیکاگو
رده:اعضای هیئت علمی دانشگاه مینه‌سوتا