マグネットから発生する磁気力は、簡単に説明すると、その物質の電子状態から発生するもので、これには電子スピンが関係しています。電子スピンとは電子殻に存在する電子が自転している状態のことです。 
The magnetic force produced by a magnet can be explained plainly as being generated by the electronic state of the material, which is related to electron spin. Electron spin is the state of rotation of the electrons in the electron shell of an atom.

 


磁性の元は電子の自転にあると考えられており、電子は原子核の周りの軌道を回っていますが、電子自身も自転しているので、この電子の自転によって流れる電子流の回転方向に対応して、磁力が発生するのです。これは有名な右ねじの法則です。 

Magnetism is thought to originate from the rotation of electrons. Although the electrons are orbiting around the atomic nucleus, they are also rotating on their own axis, and the current generated by this rotation is also affected by the direction of rotation, which produces magnetic force. This is the famous “right hand rule.”

 


常磁性体では、回転方向が右回りと左回りの二つの電子がペアになっているのでスピンによって生じる磁力がお互いに打ち消され、磁石としての性質を持ちません。これが量子論的な説明です。 

Materials which lack magnetic properties are called paramagnetic substances. They have a pair of electrons that rotate to the right and to the left, canceling the magnetic force generated by spin. This is part of quantum theory.

 


これに対してもう一つの理論は、交換相互作用と言われるもので、これは全ての原子が独立してスピン磁石を有し、その原資の間に一定の規則があると仮定することで、強磁性、常磁性、反磁性の3種類の磁性体の違いを説明するものです。つまり、磁性を示す物質は内部の原子の間でお互いにスピン磁石の磁極をそろえるように相互作用がはたらき、また反磁性を示す物質は内部の原子の間で一番近い原子間でスピン磁石が逆になるという総合作用が働くというものです。

There is one more related theory called “the exchange reaction,” which states that all electrons have independent spin magnetism, and there is assumed to be fixed rules between them, which explains the differences between the three types of magnetic substances: ferromagnets, paramagnets, and diamagnets. That is to say, that the electrons inside magnetic substances undergo a reaction with each other to align their rotational poles. Likewise, the electrons inside diamagnetic substances interact in a way that each electron spins in the opposite direction of the closest magnetic field.

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