Magnetni moment atoma je glavna fizikalna vektorska količina, ki označuje magnetne lastnosti katere koli snovi. Vir nastanka magnetizma so po klasični elektromagnetni teoriji mikrotokovi, ki nastanejo zaradi gibanja elektrona v orbiti. Magnetni moment je nepogrešljiva lastnost vseh elementarnih delcev, jeder, atomskih elektronskih lupin in molekul brez izjeme.
Magnetizem, ki je v skladu s kvantno mehaniko lasten vsem elementarnim delcem, je posledica prisotnosti v njih mehanskega momenta, imenovanega spin (lastni mehanski zagon kvantne narave). Magnetne lastnosti atomskega jedra sestavljajo spinski momenti sestavnih delov jedra - protonov in nevtronov. Elektronske lupine (intraatomske orbite) imajo tudi magnetni moment, ki je vsota magnetnih momentov elektronov, ki se nahajajo na njej.
Z drugimi besedami, magnetni momenti elementarnegadelci in atomske orbitale so posledica znotrajatomskega kvantno mehanskega učinka, znanega kot vrtilni zagon. Ta učinek je podoben kotnemu momentu vrtenja okoli lastne osrednje osi. Zagon vrtenja se meri v Planckovi konstanti, temeljni konstanti kvantne teorije.
Vsi nevtroni, elektroni in protoni, iz katerih je pravzaprav atom sestavljen, imajo po Plancku vrtenje, ki je enako ½. V strukturi atoma imajo elektroni, ki se vrtijo okoli jedra, poleg vrtilne količine tudi orbitalni kotni moment. Jedro, čeprav ima statični položaj, ima tudi kotni moment, ki ga ustvari učinek jedrskega vrtenja.
Magnetno polje, ki ustvarja atomski magnetni moment, je določeno z različnimi oblikami tega kotnega momenta. Najbolj opazen prispevek k ustvarjanju magnetnega polja prispeva spin učinek. Po Paulijevem principu, po katerem dva enaka elektrona ne moreta biti hkrati v istem kvantnem stanju, se vezani elektroni združijo, medtem ko njihovi spinski momenti dobijo diametralno nasprotne projekcije. V tem primeru se magnetni moment elektrona zmanjša, kar zmanjša magnetne lastnosti celotne strukture. Pri nekaterih elementih, ki imajo sodo število elektronov, se ta trenutek zmanjša na nič, snovi pa prenehajo imeti magnetne lastnosti. Tako ima magnetni moment posameznih elementarnih delcev neposreden vpliv na magnetne lastnosti celotnega jedrsko-atomskega sistema.
Feromagnetni elementi z neparnim številom elektronov bodo zaradi nesparjenega elektrona vedno imeli magnetizem, ki ni nič. V takih elementih se sosednje orbitale prekrivajo in vsi spinski momenti neparnih elektronov zavzamejo enako orientacijo v prostoru, kar vodi v doseganje najnižjega energijskega stanja. Ta proces se imenuje interakcija izmenjave.
S to poravnavo magnetnih momentov feromagnetnih atomov nastane magnetno polje. In paramagnetni elementi, sestavljeni iz atomov z dezorientiranimi magnetnimi momenti, nimajo lastnega magnetnega polja. Če pa nanje delujete z zunanjim virom magnetizma, se bodo magnetni momenti atomov izenačili in ti elementi bodo pridobili tudi magnetne lastnosti.
