Магнитният момент на атома е основната физическа векторна величина, която характеризира магнитните свойства на всяко вещество. Източникът на образуването на магнетизъм, според класическата електромагнитна теория, са микротокове, възникващи от движението на електрон в орбита. Магнитният момент е незаменимо свойство на всички елементарни частици, ядра, атомни електронни обвивки и молекули без изключение.
Магнетизмът, който е присъщ на всички елементарни частици, според квантовата механика, се дължи на наличието на механичен момент в тях, наречен спин (собствен механичен импулс от квантовата природа). Магнитните свойства на атомното ядро са съставени от спиновите импулси на съставните части на ядрото - протони и неутрони. Електронните обвивки (вътреатомни орбити) също имат магнитен момент, който е сумата от магнитните моменти на електроните, разположени върху тях.
С други думи, магнитните моменти на елементарнитечастиците и атомните орбитали се дължат на вътрешноатомен квантовомеханичен ефект, известен като спинов импулс. Този ефект е подобен на ъгловия импулс на въртене около собствената си централна ос. Спиновият импулс се измерва в константата на Планк, основната константа на квантовата теория.
Всички неутрони, електрони и протони, от които всъщност се състои атомът, според Планк, имат спин, равен на ½. В структурата на атома електроните, въртящи се около ядрото, освен импулса на въртене, имат и орбитален ъглов импулс. Ядрото, въпреки че заема статично положение, също има ъглов импулс, който се създава от ядрения спин ефект.
Магнитното поле, което генерира атомен магнитен момент, се определя от различните форми на този ъглов импулс. Най-забележим принос за създаването на магнитно поле има спиновият ефект. Съгласно принципа на Паули, според който два еднакви електрона не могат да бъдат едновременно в едно и също квантово състояние, свързаните електрони се сливат, докато техният спинов импулс придобива диаметрално противоположни проекции. В този случай магнитният момент на електрона се намалява, което намалява магнитните свойства на цялата структура. При някои елементи, които имат четен брой електрони, този момент намалява до нула и веществата престават да имат магнитни свойства. Така магнитният момент на отделните елементарни частици оказва пряко влияние върху магнитните качества на цялата ядрено-атомна система.
Феромагнитните елементи с нечетен брой електрони винаги ще имат ненулев магнетизъм поради несдвоения електрон. В такива елементи съседните орбитали се припокриват и всички спинови моменти на несдвоени електрони заемат една и съща ориентация в пространството, което води до постигане на най-ниско енергийно състояние. Този процес се нарича обменно взаимодействие.
С това подравняване на магнитните моменти на феромагнитните атоми възниква магнитно поле. А парамагнитните елементи, състоящи се от атоми с дезориентирани магнитни моменти, нямат собствено магнитно поле. Но ако действате върху тях с външен източник на магнетизъм, тогава магнитните моменти на атомите ще се изравнят и тези елементи също ще придобият магнитни свойства.
