Aatomi magnetmoment on peamine füüsikaline vektorsuurus, mis iseloomustab mis tahes aine magnetilisi omadusi. Magnetismi tekke allikaks on klassikalise elektromagnetiteooria järgi mikrovoolud, mis tekivad elektroni liikumisel orbiidil. Magnetmoment on eranditult kõigi elementaarosakeste, tuumade, aatomi elektronkihtide ja molekulide asendamatu omadus.
Magnetism, mis on kvantmehaanika järgi omane kõikidele elementaarosakestele, tuleneb neis esinevast mehaanilisest momendist, mida nimetatakse spiniks (selle enda kvantloomuliku mehaanilise impulsi). Aatomituuma magnetilised omadused koosnevad tuuma koostisosade – prootonite ja neutronite – pöörlemismomentidest. Elektroonilistel kestadel (aatomisisesed orbiidid) on ka magnetmoment, mis on sellel asuvate elektronide magnetmomentide summa.
Teisisõnu elementaaride magnetmomendidosakesed ja aatomiorbitaalid on tingitud aatomisisesest kvantmehaanilisest efektist, mida nimetatakse pöörlemismomendiks. See efekt on sarnane pöörlemise nurkmomendiga ümber oma kesktelje. Pöörlemismomenti mõõdetakse Plancki konstandis, kvantteooria põhikonstandis.
Kõik neutronid, elektronid ja prootonid, millest tegelikult aatom koosneb Plancki järgi, on spinniga ½. Aatomi ehituses on ümber tuuma pöörlevatel elektronidel lisaks pöörlemisimpulsile ka orbiidi nurkimpulss. Kuigi tuumal on staatiline asend, on sellel ka nurkimment, mis tekib tuuma spinni efekti tõttu.
Magnetväli, mis tekitab aatomi magnetmomendi, on määratud selle nurkimpulsi erinevate vormidega. Kõige märgatavama panuse magnetvälja tekkesse annab spinniefekt. Vastav alt Pauli printsiibile, mille kohaselt kaks identset elektroni ei saa olla samaaegselt samas kvantseisundis, ühinevad seotud elektronid, kusjuures nende spinnmoment omandab diametraalselt vastupidised projektsioonid. Sellisel juhul väheneb elektroni magnetmoment, mis vähendab kogu struktuuri magnetilisi omadusi. Mõnes elemendis, millel on paarisarv elektrone, väheneb see moment nullini ja ainetel lakkavad magnetilised omadused. Seega on üksikute elementaarosakeste magnetmomendil otsene mõju kogu tuumaaatomisüsteemi magnetilistele omadustele.
Ferromagnetilistel elementidel, millel on paaritu arv elektrone, on paaritu elektroni tõttu alati nullist erinev magnetism. Sellistes elementides kattuvad naaberorbitaalid ja kõik paaritute elektronide pöörlemismomendid võtavad ruumis sama orientatsiooni, mis viib madalaima energia oleku saavutamiseni. Seda protsessi nimetatakse vahetusinteraktsiooniks.
Ferromagnetiliste aatomite magnetmomentide joondamisega tekib magnetväli. Ja paramagnetilistel elementidel, mis koosnevad desorienteeritud magnetmomentidega aatomitest, pole oma magnetvälja. Aga kui neile mõjuda välise magnetismiallikaga, siis aatomite magnetmomendid ühtlustuvad ja need elemendid omandavad ka magnetilised omadused.
