磁性の根源

1903年、ジョゼフ・ジョン・トムソンは、球状に分布している正電荷の中に電子が存在している“原子模型”を提案、同年日本の長岡半太郎も今日のモデルに近い“土星型原子模型”を発表しました。

電磁石の磁界・磁力は電荷を持った粒子つまりマイナスの電荷を持った自由電子が動くことにより発生する。

電子のスピンという自転運動と軌道運動である公転の運動が磁性体の磁力の元となっているということです。これらの方向と大きさを持っている電子の磁力をスピン磁気モーメントや軌道磁気モーメントなどと呼んでいます。

スピン磁気モーメントこそが、磁性の主な源であったわけです。わかりやすくいえば、永久磁石や強磁性体の磁力は原子の中の電子の回転による小さな電磁石の集合が作っていることになります。

宇宙には「電磁力」、「重力」、「弱い力」、「強い力」の「４つの力」があると言われています。そしてこの4つの力の伝搬については、場の代わりに「ゲージ粒子」という力を伝える素粒子で説明できます。この中で静電気力、磁力を伝えるゲージ粒子は「フォトン（光子）」であるとされています。

磁気の性質・磁性は前の章で話をしました磁気モーメントの並び方や大きさにより数種類に分類されます。まず、永久磁石を代表とする磁性材料のほとんどは強磁性という分類になります。強磁性のうち、「フェロ磁性」はすべての磁気モーメントが一定方向にそろった自発磁化をもちます。また、「フェリ磁性」はある方向に並んだ磁気モーメントが逆向きのものより大きいか、数が多いため、トータルとして自発磁化をもつものを言います。