Άτομα και στοιχειώδεις μαγνήτες

Γνωρίζουμε ότι, όταν σε αγωγό υπάρχει ηλεκτρικό ρεύμα γύρω από τον αγωγό υπάρχει μαγνητικό πεδίο. Γνωρίζουμε, επίσης, ότι το ηλεκτρικό ρεύμα είναι κίνηση ηλεκτρισμένων σωματιδίων. Άρα, γύρω από κινούμενα ηλεκτρισμένα σωματίδια υπάρχει μαγνητικό πεδίο.

Στο άτομο υπάρχουν ηλεκτρισμένα σωματίδια τα οποία κινούνται συνεχώς. Αυτά τα σωματίδια είναι τα ηλεκτρόνια, τα οποία στρέφονται γύρω από τον πυρήνα. Στο άτομο, λοιπόν, υπάρχει μαγνητικό πεδίο. Δηλαδή, το άτομο μοιάζει με μαγνήτη.

Το 1922 οι Γερμανοί φυσικοί Στερν (Stern) και Γκέρλακ (Gerlach) εκτέλεσαν ένα πείραμα με το οποίο αποκαλύφθηκε ότι το ηλεκτρόνιο συμπεριφέρεται σαν μαγνήτης ακόμα και όταν είναι ακίνητο. Αυτή την ιδιότητα του ηλεκτρονίου την ονομάζουμε σπιν.

Ώστε το μαγνητικό πεδίο του ατόμου οφείλεται στο σπιν και στην περιστροφή των ηλεκτρονίων γύρω από τον πυρήνα. Για την ερμηνεία της μαγνήτισης θεωρήσαμε, στο κεφάλαιο 4, ότι ο μαγνήτης αποτελείται από στοιχειώδεις μαγνήτες. Αντιλαμβανόμαστε τώρα, ότι οι στοιχειώδεις μαγνήτες όντως υπάρχουν. Είναι τα άτομα.

Επειδή στα άτομα υπάρχουν μικροσκοπικά ηλεκτρικά ρεύματα, οι δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου διατάσσονται γύρω από αυτά. Άρα ακόμα και στο μαγνήτη οι δυναμικές γραμμές δε σταματούν στους πόλους του μαγνήτη αλλά είναι κλειστές, όπως συμβαίνει στο πηνίο.