I nuclei atomici ruotano su se stessi (spin) e presentano un momento angolare che è dato dall'espressione \begin{equation}\label{ec1} L=\sqrt{I(I+1)}\hbar \end{equation} Momento angolare dipende dal numero quantico I (numero quantico momento angolare o spin nucleare), che può assumere valori diversi a seconda del tipo di nucleo, I=0, 1/2, 1, 3/2, 2, 5/2, 3,.....
Il calcolo del numero quantico di spin per un nucleo viene effettuato sommando gli spin di protoni e neutroni spaiati. Ad esempio, l'idrogeno ha I=1/2, poiché è composto da un solo protone.
Gli stati di spin quantistici consentiti sono dati da $m_I$, che assume i seguenti valori \begin{equation}\label{ec2} m_I=-I, -I+1, ...., I-1, I \end{equation} Il numero di valori che $m_I$ assume per un dato valore di I è $2I+1$. Quindi, per un nucleo con I=1/2 ci sono due possibili stati quantistici di spin dati da $m_I=-1/2, 1/2$. Un nucleo con I=1 ha tre stati spin quat consentiti $m_I=-1, 0, +1$. In assenza di un campo magnetico, gli stati quantici di spin sono degeneri.
