Magnetický moment atómu je hlavnou fyzikálnou vektorovou veličinou, ktorá charakterizuje magnetické vlastnosti akejkoľvek látky. Zdrojom vzniku magnetizmu sú podľa klasickej elektromagnetickej teórie mikroprúdy vznikajúce pohybom elektrónu po obežnej dráhe. Magnetický moment je nenahraditeľnou vlastnosťou všetkých elementárnych častíc, jadier, atómových elektrónových obalov a molekúl bez výnimky.
Magnetizmus, ktorý je podľa kvantovej mechaniky vlastný všetkým elementárnym časticiam, je spôsobený prítomnosťou mechanického momentu, ktorý sa v nich nazýva spin (jeho vlastný mechanický moment kvantovej povahy). Magnetické vlastnosti atómového jadra sú tvorené spinovou hybnosťou jednotlivých častí jadra – protónov a neutrónov. Elektronické obaly (vnútroatómové dráhy) majú tiež magnetický moment, ktorý je súčtom magnetických momentov elektrónov, ktoré sa na ňom nachádzajú.
Inými slovami, elementárne magnetické momentyčastice a atómové orbitály sú spôsobené vnútroatómovým kvantovým mechanickým efektom známym ako spinová hybnosť. Tento efekt je podobný rotačnému momentu hybnosti okolo vlastnej centrálnej osi. Spin hybnosť sa meria v Planckovej konštante, základnej konštante kvantovej teórie.
Všetky neutróny, elektróny a protóny, z ktorých sa v skutočnosti atóm skladá, majú podľa Plancka spin rovný ½. V štruktúre atómu majú elektróny rotujúce okolo jadra okrem spinovej hybnosti aj orbitálny moment hybnosti. Jadro, aj keď je v statickej polohe, má tiež uhlovú hybnosť, ktorá vzniká účinkom jadrového spinu.
Magnetické pole, ktoré generuje atómový magnetický moment, je určené rôznymi formami tohto momentu hybnosti. Najvýraznejší príspevok k vytvoreniu magnetického poľa má spinový efekt. Podľa Pauliho princípu, podľa ktorého dva rovnaké elektróny nemôžu byť súčasne v rovnakom kvantovom stave, sa viazané elektróny spájajú, pričom ich spinové momenty nadobúdajú diametrálne opačné projekcie. V tomto prípade je magnetický moment elektrónu znížený, čo znižuje magnetické vlastnosti celej štruktúry. V niektorých prvkoch, ktoré majú párny počet elektrónov, sa tento moment zníži na nulu a látky prestanú mať magnetické vlastnosti. Magnetický moment jednotlivých elementárnych častíc má teda priamy vplyv na magnetické kvality celého jadrovo-atómového systému.
Ferromagnetické prvky s nepárnym počtom elektrónov budú mať vždy nenulový magnetizmus v dôsledku nespárovaného elektrónu. V takýchto prvkoch sa susedné orbitály prekrývajú a všetky spinové momenty nepárových elektrónov majú rovnakú orientáciu v priestore, čo vedie k dosiahnutiu stavu s najnižšou energiou. Tento proces sa nazýva výmenná interakcia.
S týmto usporiadaním magnetických momentov feromagnetických atómov vzniká magnetické pole. A paramagnetické prvky, pozostávajúce z atómov s dezorientovanými magnetickými momentmi, nemajú vlastné magnetické pole. Ale ak na ne pôsobíte vonkajším zdrojom magnetizmu, potom sa magnetické momenty atómov vyrovnajú a tieto prvky tiež získajú magnetické vlastnosti.
