Et atoms magnetiske moment er den vigtigste fysiske vektormængde, der karakteriserer ethvert stofs magnetiske egenskaber. Kilden til dannelsen af magnetisme er ifølge den klassiske elektromagnetiske teori mikrostrømme, der opstår fra bevægelsen af en elektron i kredsløb. Det magnetiske moment er en uundværlig egenskab for alle elementarpartikler, kerner, atomare elektronskaller og molekyler uden undtagelse.
Magnetisme, som er iboende i alle elementarpartikler, ifølge kvantemekanikken, skyldes tilstedeværelsen af et mekanisk moment i dem, kaldet spin (dets eget mekaniske momentum af kvantenaturen). Atomkernens magnetiske egenskaber består af spin-momenta af kernens bestanddele - protoner og neutroner. Elektroniske skaller (intraatomiske baner) har også et magnetisk moment, som er summen af de magnetiske momenter af elektronerne placeret på den.
Med andre ord, de magnetiske øjeblikke af elementærepartikler og atomorbitaler skyldes en intra-atomisk kvantemekanisk effekt kendt som spin momentum. Denne effekt svarer til vinkelmomentet af rotation omkring sin egen centrale akse. Spin momentum måles i Plancks konstant, kvanteteoriens fundamentale konstant.
Alle neutroner, elektroner og protoner, som atomet faktisk består af, ifølge Planck, har et spin lig med ½. I strukturen af et atom har elektroner, der roterer rundt om kernen, udover spin-momentet, også et orbit alt vinkelmomentum. Kernen har, selv om den indtager en statisk position, også et vinkelmomentum, som skabes af den nukleare spin-effekt.
Det magnetiske felt, der genererer et atomisk magnetisk moment, bestemmes af de forskellige former for dette vinkelmoment. Det mest bemærkelsesværdige bidrag til skabelsen af et magnetfelt er lavet af spin-effekten. Ifølge Pauli-princippet, hvorefter to identiske elektroner ikke kan være samtidigt i samme kvantetilstand, smelter bundne elektroner sammen, mens deres spin-momenta får diametr alt modsatte projektioner. I dette tilfælde reduceres elektronens magnetiske moment, hvilket reducerer de magnetiske egenskaber af hele strukturen. I nogle grundstoffer, der har et lige antal elektroner, falder dette moment til nul, og stofferne holder op med at have magnetiske egenskaber. Det magnetiske moment af individuelle elementarpartikler har således en direkte indvirkning på de magnetiske kvaliteter af hele det nukleare-atomare system.
Ferromagnetiske elementer med et ulige antal elektroner vil altid have ikke-nul magnetisme på grund af den uparrede elektron. I sådanne elementer overlapper tilstødende orbitaler, og alle spin-momenter af uparrede elektroner har samme orientering i rummet, hvilket fører til opnåelse af den laveste energitilstand. Denne proces kaldes udvekslingsinteraktion.
Med denne justering af ferromagnetiske atomers magnetiske momenter opstår et magnetfelt. Og paramagnetiske elementer, der består af atomer med desorienterede magnetiske momenter, har ikke deres eget magnetfelt. Men hvis du handler på dem med en ekstern kilde til magnetisme, vil atomernes magnetiske momenter udjævnes, og disse grundstoffer vil også få magnetiske egenskaber.
