@Fenris Beim Magnetismus handelt es sich (ähnlich wie bei der Supraleitung) um spezifisch-quantenmechanische Effekte, die nicht einfach darzustellen sind. Ein erfolgreiches Modell wurde schon 1927 mit der Heitler-London-Theorie der Bildung von Wasserstoff-Molekülen entwickelt, obwohl diese Theorie zunächst nichts mit „Magnetismus“ zu tun zu haben schien. Nach dieser Theorie entstehen sog. σ-Molekülorbitale, d. h. es bildet sich aus den zwei atomaren Wasserstoff-Funktionen ui(…) ein orbitaler sogenannter σ-Molekülzustand:
Das letzte Produkt ergibt sich aus dem ersten wegen des quantenmechanischen Prinzips der Ununterscheidbarkeit identischer Teilchen. Es bedeutet: Das erste Elektron, r1, kann sich nicht nur beim ersten Atomkern befinden, sondern ebenso gut in einem atomaren Wasserstoff-Orbital beim zweiten Atomkern, während sich das zweite Elektron beim ersten Atomkern befindet. Dies ergibt die sogenannte „Austauschwechselwirkung“, die für das Zustandekommen des Magnetismus eine fundamentale Rolle spielt und um Faktoren von 100 bis 1000 stärker ist als die durch die Elektrodynamik beschriebenen phänomenologischen Terme.
Bei der Spinfunktion χ(s1, s2), welche für den Magnetismus verantwortlich ist, gilt dann wegen des sogenannten Pauli-Prinzips das komplementäre Verhalten [2]
d. h. es müssen nicht nur die ui durch α und β ersetzt werden (ersteres bedeutet „spin up“, letzteres „spin down“), sondern auch + durch −, sowie z. B. r1 durch die beiden diskreten Werte von s1, nämlich durch ±½. Und zwar gilt α (+1/2)=β (-1/2) = 1 und α (-1/2)=β (+1/2) = 0. Es ergibt sich so, d. h. mit dem Minuszeichen in (1b), eine Singulett-Spinfunktion. Das besagt: die Spins sind antiparallel; beim Festkörper bedeutet das Antiferromagnetismus und bei zweiatomigen Molekülen Diamagnetismus. Die Tendenz zur Molekülbindung, entsprechend der oben angegebenen Ortsfunktion, ergibt also wegen des Pauli-Prinzips automatisch die schon erwähnte Singulettsymmetrie des Spinzustandes; wogegen die Coulomb-Abstoßung der beiden Elektronen zu einer Singulett-Ortsfunktion und komplementär dazu zu einer Triplett-Spinfunktion führen würde, d. h. „die Spins würden jetzt parallel stehen“. Der letztgenannte Effekt überwiegt bei Eisen, Kobalt und Nickel; diese Metalle sind ferromagnetisch. Bei den zweiatomigen Molekülen überwiegt er auch beim Sauerstoff, das im Gegensatz zu den anderen zweiatomigen Molekülen nicht diamagnetisch, sondern paramagnetisch ist. Der zuerst genannte Effekt überwiegt dagegen bei den anderen Metallen wie Natrium, Kalium, Magnesium oder Strontium, die nichtmagnetisch sind, oder bei Mangan, das antiferromagnetisch ist.
Aus dem Heitler-London-Modell entstand durch Verallgemeinerung das grundlegende sogenannte Heisenberg-Modell des Magnetismus [3] (Heisenberg 1928).
Die Erklärung des Phänomens beruht also letztlich auf allen Subtilitäten der Quantenmechanik, einschließlich ihrer mathematischen Struktur, insbesondere auf dem dort beschriebenen Spin und dem Pauli-Prinzip, während die Elektrodynamik eher die Phänomenologie beschreibt.
Wikipedia: Magnetismus#Erkl.C3.A4rung des Ph.C3.A4nomensAlles klar jetzt?
