Les ions hydrogénoïdes

Une expérience fondamentale due à Stern et Gerlach en 1921 mit en évidence l'existence d'un moment magnétique intrinsèque de l'électron, à l'origine de propriétés magnétiques particulières de certains atomes.

Dans cette expérience, un faisceau d'atomes d'argent passant dans un champ magnétique inhomogène se voyait dévié en deux faisceaux, comme illustré dans l'animation ci-dessous.

Pour interpréter ce phénomène, Goudsmit et Uhlenbeck postulèrent en 1925 que les électrons possédent un moment magnétique propre pouvant prendre deux directions opposées. Suivant que le moment magnétique est orienté dans le sens du champ magnétique ou dans le sens opposé, une force d'interaction de direction différente sépare le faisceau en deux sous-faisceaux : les électrons de moment parallèle au champ sont déviés dans un sens, ceux de moment magnétique antiparallèle dans le sens opposé.

Dans l'atome d'argent qui possède un numéro atomique impair et donc un nombre impair d'électrons, les moments magnétiques des électrons ne se compensent pas. L'atome possède alors un moment magnétique résultant qui interagit avec le champ magnétique externe de manière différente suivant son orientation.