Das magnetische Moment eines Atoms ist die wichtigste physikalische Vektorgröße, die die magnetischen Eigenschaften jeder Substanz charakterisiert. Die Quelle der Magnetismusbildung sind nach der klassischen elektromagnetischen Theorie Mikroströme, die durch die Bewegung eines Elektrons in der Umlaufbahn entstehen. Das magnetische Moment ist eine unverzichtbare Eigenschaft aller Elementarteilchen, Kerne, atomaren Elektronenhüllen und Moleküle ohne Ausnahme.
Magnetismus, der laut Quantenmechanik allen Elementarteilchen innewohnt, ist auf das Vorhandensein eines mechanischen Moments in ihnen zurückzuführen, das Spin genannt wird (sein eigenes mechanisches Moment der Quantennatur). Die magnetischen Eigenschaften des Atomkerns setzen sich aus den Spinimpulsen der Kernbestandteile - Protonen und Neutronen - zusammen. Elektronische Hüllen (intraatomare Umlaufbahnen) haben ebenfalls ein magnetisches Moment, das die Summe der magnetischen Momente der darauf befindlichen Elektronen ist.
Mit anderen Worten, die elementaren magnetischen MomenteTeilchen und Atomorbitale sind auf einen intraatomaren quantenmechanischen Effekt zurückzuführen, der als Spinimpuls bekannt ist. Dieser Effekt ähnelt dem Drehimpuls der Drehung um seine eigene Mittelachse. Der Spinimpuls wird in der Planckschen Konstante gemessen, der fundamentalen Konstante der Quantentheorie.
Alle Neutronen, Elektronen und Protonen, aus denen das Atom eigentlich besteht, haben nach Planck einen Spin von ½. Im Aufbau eines Atoms haben Elektronen, die um den Kern rotieren, zusätzlich zum Spinimpuls auch einen Bahndrehimpuls. Der Kern hat, obwohl er eine statische Position einnimmt, auch einen Drehimpuls, der durch den Kernspineffekt erzeugt wird.
Das Magnetfeld, das ein magnetisches Moment der Atome erzeugt, wird durch die verschiedenen Formen dieses Drehimpulses bestimmt. Den auffälligsten Beitrag zur Erzeugung eines Magnetfeldes leistet der Spin-Effekt. Nach dem Pauli-Prinzip, nach dem sich zwei identische Elektronen nicht gleichzeitig im gleichen Quantenzustand befinden können, verschmelzen gebundene Elektronen, während ihre Spinmomente diametral entgegengesetzte Projektionen erh alten. In diesem Fall wird das magnetische Moment des Elektrons verringert, was die magnetischen Eigenschaften der gesamten Struktur verringert. Bei einigen Elementen mit einer geraden Anzahl von Elektronen sinkt dieses Moment auf Null, und die Substanzen haben keine magnetischen Eigenschaften mehr. Somit hat das magnetische Moment einzelner Elementarteilchen direkten Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften des gesamten nuklear-atomaren Systems.
Ferromagnetische Elemente mit einer ungeraden Anzahl von Elektronen haben aufgrund des ungepaarten Elektrons immer einen Magnetismus ungleich Null. In solchen Elementen überlappen sich benachbarte Orbitale, und alle Spinmomente ungepaarter Elektronen nehmen dieselbe Orientierung im Raum ein, was zum Erreichen des niedrigsten Energiezustands führt. Dieser Vorgang wird Austauschinteraktion genannt.
Bei dieser Ausrichtung der magnetischen Momente ferromagnetischer Atome entsteht ein Magnetfeld. Und paramagnetische Elemente, bestehend aus Atomen mit desorientierten magnetischen Momenten, haben kein eigenes Magnetfeld. Wenn Sie jedoch mit einer externen Magnetquelle auf sie einwirken, gleichen sich die magnetischen Momente der Atome aus, und diese Elemente erh alten ebenfalls magnetische Eigenschaften.
