Atomkerne rotieren um sich selbst (Spin) und weisen einen Drehimpuls auf, der durch den Ausdruck \begin{equation}\label{ec1} L=\sqrt{I(I+1)}\hbar \end{equation} Drehimpuls gegeben ist hängt von der Quantenzahl I (Drehimpulsquantenzahl oder Kernspin) ab, die je nach Kernart unterschiedliche Werte annehmen kann, I=0, 1/2, 1, 3/2, 2, 5/2, 3,.....

Die Berechnung der Spinquantenzahl für einen Kern erfolgt durch Addition der Spins von ungepaarten Protonen und Neutronen. Beispielsweise hat Wasserstoff I=1/2, da er nur aus einem Proton besteht.

Die erlaubten Quantenspinzustände sind durch $m_I$ gegeben, was folgende Werte annimmt \begin{equation} m_I=-I, -I+1, ...., I-1, I \end{equation} Die Anzahl der Werte, die $m_I$ für einen gegebenen Wert von I annimmt, ist $2I+1$. Für einen Kern mit I=1/2 gibt es also zwei mögliche Quantenspinzustände, gegeben durch $m_I=-1/2, 1/2$. Ein Kern mit I=1 hat drei erlaubte Spin-Quat-Zustände $m_I=-1, 0, +1$. Ohne Magnetfeld sind die Spinquantenzustände entartet.