Momenti magnetik i një atomi është sasia kryesore vektoriale fizike që karakterizon vetitë magnetike të çdo substance. Burimi i formimit të magnetizmit, sipas teorisë klasike elektromagnetike, janë mikrorrymat që lindin nga lëvizja e një elektroni në orbitë. Momenti magnetik është një veti e domosdoshme e të gjitha grimcave elementare, bërthamave, predhave elektronike atomike dhe molekulave pa përjashtim.
Magnetizmi, i cili është i natyrshëm në të gjitha grimcat elementare, sipas mekanikës kuantike, është për shkak të pranisë së një momenti mekanik në to, të quajtur spin (momenti i tij mekanik i natyrës kuantike). Vetitë magnetike të bërthamës atomike përbëhen nga momentet e rrotullimit të pjesëve përbërëse të bërthamës - protoneve dhe neutroneve. Predhat elektronike (orbitat intraatomike) gjithashtu kanë një moment magnetik, i cili është shuma e momenteve magnetike të elektroneve të vendosura në të.
Me fjalë të tjera, momentet magnetike të elementitgrimcat dhe orbitalet atomike janë për shkak të një efekti mekanik kuantik brendaatomik të njohur si momenti spin. Ky efekt është i ngjashëm me momentin këndor të rrotullimit rreth boshtit të tij qendror. Momenti i rrotullimit matet në konstantën e Plankut, konstantën themelore të teorisë kuantike.
Të gjithë neutronet, elektronet dhe protonet, nga të cilat, në fakt, përbëhet atomi, sipas Planck, kanë një spin të barabartë me ½. Në strukturën e një atomi, elektronet, që rrotullohen rreth bërthamës, përveç momentit të rrotullimit, kanë edhe një moment këndor orbital. Bërthama, megjithëse zë një pozicion statik, ka gjithashtu një moment këndor, i cili krijohet nga efekti i rrotullimit bërthamor.
Fusha magnetike që gjeneron një moment magnetik atomik përcaktohet nga format e ndryshme të këtij momenti këndor. Kontributi më i dukshëm në krijimin e një fushe magnetike është efekti i rrotullimit. Sipas parimit Pauli, sipas të cilit dy elektrone identike nuk mund të jenë njëkohësisht në të njëjtën gjendje kuantike, elektronet e lidhura bashkohen, ndërsa momentet e tyre spin marrin projeksione diametralisht të kundërta. Në këtë rast, momenti magnetik i elektronit zvogëlohet, gjë që zvogëlon vetitë magnetike të të gjithë strukturës. Në disa elementë që kanë një numër çift elektronesh, ky moment zvogëlohet në zero, dhe substancat pushojnë të kenë veti magnetike. Kështu, momenti magnetik i grimcave elementare individuale ka një ndikim të drejtpërdrejtë në cilësitë magnetike të të gjithë sistemit bërthamor-atomik.
Elementët feromagnetikë me një numër tek elektronet do të kenë gjithmonë magnetizëm jozero për shkak të elektronit të paçiftuar. Në elementë të tillë, orbitalet fqinje mbivendosen dhe të gjitha momentet e rrotullimit të elektroneve të paçiftëzuara marrin të njëjtin orientim në hapësirë, gjë që çon në arritjen e gjendjes energjetike më të ulët. Ky proces quhet ndërveprim shkëmbimi.
Me këtë shtrirje të momenteve magnetike të atomeve ferromagnetike, lind një fushë magnetike. Dhe elementët paramagnetikë, të përbërë nga atome me momente magnetike të çorientuara, nuk kanë fushën e tyre magnetike. Por nëse vepron mbi to me një burim të jashtëm magnetizmi, atëherë momentet magnetike të atomeve do të barazohen dhe këta elementë do të fitojnë gjithashtu veti magnetike.
