アーサー・コンプトン 経歴

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アーサー・コンプトン

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/04/15 10:03 UTC 版)

経歴

1936年1月13日のTime誌の表紙のコンプトン。宇宙線検出器を持っている

コンプトン効果

アメリカに戻ると、1920年にセントルイス・ワシントン大学の物理学のWayman Crow教授職および物理学科長に任命された。1922年、自由電子により散乱されたX線量子がより長い波長を持ち、プランクの関係式に従うと入射X線よりもエネルギーが少なく、余ったエネルギーが電子に伝達されることを発見した。「コンプトン効果」もしくは「コンプトン散乱」として知られるこの発見は、電磁放射の粒子としての概念を実証した。

1923年、Physical Reviewで粒子のような運動量を光子に帰すことによりX線シフトを説明する論文を発表した。これはアインシュタインが1905年のノーベル賞を受賞した際に光電効果を説明するために呼び起こしたものである。これらは1900年にマックス・プランクにより最初に仮定され、光の周波数のみに依存する特定の量のエネルギーを含むことにより「量子化」された光の要素を概念化した。この論文において、それぞれの散乱されたX線光子が1つの電子のみと相互作用すると仮定して、波長のシフトとX線の散乱角の数学的な関係を導出した。この論文は導出した関係を検証する実験について報告することで締めくくっている

$\lambda '-\lambda ={\frac {h}{m_{e}c}}(1-\cos {\theta })$

大学院生ルイス・アルヴァレズとコンプトン（1933年、シカゴ大学）。隣には宇宙線望遠鏡がある。

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。