Magnetni moment je temeljna lastnost elementarnih delcev

Magnetni moment atoma je osnovni fizik vektorsko količino, značilno magnetne lastnosti vse snovi. Vir magnetizma, kot trdi klasična elektromagnetna teorija, so mikrokotenti, ki nastajajo pri gibanju elektronov v orbiti. Magnetni moment je nepogrešljiva lastnost vseh, brez izjeme. elementarni delci, jedra, atomske elektronske lupine in molekule.

Magnetizem, ki je v vseh elementarnih delcih neločljiv, v skladu s kvantna mehanika, je posledica prisotnosti mehanskega trenutka, ki se imenuje spin (notranji mehanski impulz kvantne narave). Magnetne lastnosti atomskega jedra so sestavljene iz centrifugalnih impulzov sestavnih delov jedra - protonov in nevtronov. Elektronske lupine (znotraj atomske orbite) imajo tudi magnetni moment, ki je vsota magnetnih momentov elektronov na njem.

Z drugimi besedami, magnetni momenti elementarnih delcev in atomske orbitale so posledica intraatomskega kvantno-mehanskega učinka, znanega kot centrifugalni impulz. Ta učinek je podoben kotnemu momentu vrtenja okrog lastne osrednje osi. Spinski impulz izmerimo v Planckovi konstanti, osnovni konstanti kvantne teorije.

Vsi nevtroni, elektroni in protoni, od katerih je v resnici atoma, po Plancku, frac12-. V strukturi atoma imajo elektroni, ki vrtijo okoli jedra, poleg spinskega impulza, tudi orbitalni kotni moment. Jedro, čeprav ima statični položaj, ima tudi kotni moment, ki ga ustvarja učinek jedrskega vrtljaja.

Magnetno polje, ki ustvarja atomski magnetni moment, je določeno z različnimi oblikami tega kotnega momenta. Najpomembnejši prispevek k ustvarjanju magnetno polje naredi učinek centrifugiranja. Po Paulijevem principu, v skladu s katerim dva identična elektrona ne morejo istočasno ostati v istem kvantnem stanju, se povezani elektroni združita in njihovi centrifugalni impulzi pridobijo diametralno nasprotne projekcije. V tem primeru se zmanjša magnetni moment elektrona, kar zmanjša magnetne lastnosti celotne strukture. V nekaterih elementih z enakim številom elektronov se ta moment zmanjša na nič, snovi pa prenehajo imeti magnetne lastnosti. Tako magnetni moment posameznih elementarnih delcev neposredno vpliva na magnetne lastnosti celotnega jedrsko-atomskega sistema.

Ferromagnetni elementi z neparnim številom elektronov bodo vedno imeli nenavadno magnetizem zaradi nepoškodovanega elektronov. V takšnih elementih se sosednje orbitale prekrivajo, vsi spinski momenti neparnih elektronov pa prevzamejo enako orientacijo v prostoru, kar vodi do doseganja najnižjega stanja energije. Ta proces se imenuje izmenjava interakcij.

S to izenačitvijo magnetnih momentov feromagnetnih atomov nastane magnetno polje. In paramagnetni elementi, ki so sestavljeni iz atomov z dezorientiranimi magnetnimi momenti, nimajo vgrajenega magnetnega polja. Ampak, če z njimi deluje zunanji vir magnetizma, se bodo magnetni momenti atomov izenačili in ti elementi bodo dobili tudi magnetne lastnosti.