这就是我的最优秀的学生吴有训。我敢相信，他未来的成就将超过我们中的任何一位。
——1924年康普顿在一次聚餐会上的感言
1922年，吴有训赴美留学，入芝加哥大学，跟随康普顿教授学习核物理。从一入校，吴有训就以扎实的物理学理论功底和高超的实验才能引起了康普顿的重视。自1924年起，吴有训已经成为康普顿教授的得力助手与合作者。为了拿出确凿证据证明康普顿的“X射线量子散射理论”，吴有训每天坚持在实验室工作十三四个小时，连吃饭也都是请实验室里的佣工送到工作台上草草了事。就这样，在短短一年里，他用废了20多根X射线管，对X射线的熟稔程度可想而知。有一次，同班同学劳伦斯不小心碰闭了X光机开关，他自己却不知道，结果左看右看找不到散射现象。吴有训远远地就给他指出，你的X光机已关闭。劳伦斯伸手一摸，开关果然处于“OFF”状态。劳伦斯佩服之余问道：“你是怎么知道的？”吴有训回答说：“我能感觉到。”劳伦斯不信，要测试他，让吴有训一走进暗室立即说出X光机是否在工作。结果每一次实验，吴有训都能说得准确无误。于是，劳伦斯逢人便说：“吴有训能看见X光。”其实，他是没有看到吴有训在这方面所下的一番苦功。
1926年，29岁的吴有训因为学业优秀，研究工作出色，提前一年获得了博士学位。举行仪式那天，康普顿教授亲自为吴有训颁发了证书，并为他举行了盛大的宴会。宴会结束后，康普顿教授向吴有训表达了挽留之情：“正之，你们国家很穷，又是连年战争，没有搞科学实验的条件，像你这样的科学家回去施展不了自己的才华。还是留在我这里吧，继续当我的助手，我将给予你优厚的条件。而且我可以告诉你，我的另一个研究课题是宇宙射线的效应。”
一个星期后，吴有训决定遵从自己内心长久的想法，向老师递交了“辞呈”，他说：“中国的问题绝不是在国外拥有一两位拔尖的科学人才就能够解决的。也还不是靠我这一代人能够解决的。我回国，肯定主要是教书。中国必须有千千万万了解世界、懂得科学的人才，然后方可以谈得上进步。为了这个，我不得不作出牺牲，因为，毕竟我是一个中国人。”“毕竟我是一个中国人”，看起来平凡无奇的一句话，却充沛有力，充分体现了这名以爱国作为终身事业并为之奋斗不止的科学教育家的拳拳爱国之心。从那时起，在长达20年的教育生涯中，吴有训矢志不移，为中华教育事业的发展奔走呼吁，作出了卓越的贡献。也正是因为这句话，康普顿教授改挽留为送行，对这个大洋彼岸的中国学生满是敬佩。
