Het magnetische moment van een atoom is de belangrijkste fysieke vectorgrootheid die de magnetische eigenschappen van elke stof kenmerkt. De bron van de vorming van magnetisme, volgens de klassieke elektromagnetische theorie, zijn microstromen die voortkomen uit de beweging van een elektron in een baan om de aarde. Het magnetische moment is zonder uitzondering een onmisbare eigenschap van alle elementaire deeltjes, kernen, atomaire elektronenschillen en moleculen.
Magnetisme, dat volgens de kwantummechanica inherent is aan alle elementaire deeltjes, is te wijten aan de aanwezigheid van een mechanisch moment in hen, spin genaamd (zijn eigen mechanische momentum van kwantumaard). De magnetische eigenschappen van de atoomkern bestaan uit de spinmomenten van de samenstellende delen van de kern - protonen en neutronen. Elektronische schillen (intra-atomaire banen) hebben ook een magnetisch moment, dat de som is van de magnetische momenten van de elektronen die zich erop bevinden.
Met andere woorden, de magnetische momenten van elementairdeeltjes en atomaire orbitalen zijn het gevolg van een intra-atomair kwantummechanisch effect dat bekend staat als spin-momentum. Dit effect is vergelijkbaar met het impulsmoment van rotatie rond zijn eigen centrale as. Spinmomentum wordt gemeten in de constante van Planck, de fundamentele constante van de kwantumtheorie.
Alle neutronen, elektronen en protonen, waar volgens Planck in feite het atoom uit bestaat, hebben een spin gelijk aan ½. In de structuur van een atoom hebben elektronen die rond de kern draaien, naast het spinmomentum, ook een baanimpulsmoment. De kern, hoewel deze een statische positie inneemt, heeft ook een impulsmoment, dat wordt gecreëerd door het kernspin-effect.
Het magnetische veld dat een atomair magnetisch moment genereert, wordt bepaald door de verschillende vormen van dit impulsmoment. De meest opvallende bijdrage aan het ontstaan van een magnetisch veld wordt geleverd door het spin-effect. Volgens het Pauli-principe, volgens hetwelk twee identieke elektronen niet tegelijkertijd in dezelfde kwantumtoestand kunnen zijn, fuseren gebonden elektronen, terwijl hun spinmomenten diametraal tegenovergestelde projecties krijgen. In dit geval wordt het magnetische moment van het elektron verminderd, wat de magnetische eigenschappen van de gehele structuur vermindert. In sommige elementen die een even aantal elektronen hebben, neemt dit moment af tot nul en hebben de stoffen geen magnetische eigenschappen meer. Het magnetische moment van individuele elementaire deeltjes heeft dus een directe invloed op de magnetische eigenschappen van het gehele nucleair-atomaire systeem.
Ferromagnetische elementen met een oneven aantal elektronen zullen altijd niet-nul magnetisme hebben vanwege het ongepaarde elektron. In dergelijke elementen overlappen naburige orbitalen en alle spinmomenten van ongepaarde elektronen nemen dezelfde oriëntatie in de ruimte aan, wat leidt tot het bereiken van de laagste energietoestand. Dit proces wordt uitwisselingsinteractie genoemd.
Met deze uitlijning van de magnetische momenten van ferromagnetische atomen ontstaat een magnetisch veld. En paramagnetische elementen, bestaande uit atomen met gedesoriënteerde magnetische momenten, hebben geen eigen magnetisch veld. Maar als je erop inwerkt met een externe bron van magnetisme, dan zullen de magnetische momenten van de atomen gelijk worden, en deze elementen zullen ook magnetische eigenschappen krijgen.
