Niels Bohr és Hendrika Johanna van Leeuwen a 20. század elején egy olyan fizikai paradoxonnal szembesültek, amely szerint a korabeli elméletek alapján a mágnesesség elképzelhetetlennek tűnt. A sokak által tapasztalt mágneses jelenségek és az iránytűk évezredes használata azonban mind ellentmondtak ennek az eredménynek: valami tehát hiányzott a képletből.
Az atomok felépítése, valamint a bennük található protonok és elektronok kutatása után derült fény arra, hogy ezek a részecskék maguk is kis mágnesekként működnek. Ez azonban újabb rejtélyeket vetett fel. Ha az anyag minden építőköve rendelkezik mágneses tulajdonságokkal, miért nem mágneses minden, ami körülvesz minket?
A kvantummechanika születésével léptek előre a kutatók. Megállapították, hogy a részecskéknek létezik egy úgynevezett kvantumspinje, amely – ugyan tényleges forgásról nincs szó – irányt ad a részecskék mágneses térének. Az elektronok spinjeinek összehangolódása teszi lehetővé, hogy egy anyag mágnesezetté váljon.
Arra is fény derült, hogy az olyan fémek, mint a vas, a nikkel vagy a kobalt – néhány különleges elemmel kiegészülve – képesek egyedi módon viselkedni: elektronjaik nincsenek teljesen párosítva, ami lehetővé teszi a mágneses tulajdonságok megjelenését. Ezek a tulajdonságok csak bizonyos feltételek esetén, például külső mágneses tér vagy hőhatás esetén, nyilvánulnak meg tartósan.
Felix Bloch és Edward Mills Purcell innovációja, a magmagnetikai rezonanciaspektroszkópia, forradalmasította a kutatást: a technológia alapja az, hogy miként lehet anyagokat mágnesessé tenni átmenetileg. Ez az elv szolgált az MRI-gépek és sok más modern technológia alapjául – amelyek mind azt sugallják, hogy a mágnesesség kutatása rendkívül izgalmas és sokoldalú terület a modern tudományban.
