Stern a Gerlach sa pokúsili odmerať magnetický moment atómov pomocou zmeny dráhy atómov v magnetickom poli. Ako nositeľov magnetických momentov použili pary neutrálnych atómov Ag, Li, Ca, ktorých lúč vzniknutý odparením zo žeravenej Pt špirály pokovenej skúmanou látkou viedli kolmo na indukčné čiary nehomogénneho magnetického poľa. Prierez zväzku po prechode poľom zaznamenávala fotografická doska (obr. 1)

Pôvodcom celého magnetického momentu napríklad u atómu striebra v normálnom stave je spin jedného z atómových elektrónov. V homogénnom poli by na takýto dipól pôsobil len silový moment, ktorý by sa snažil otočiť dipól do polohy rovnobežnej s poľom. V nehomogénnom poli je však každý „ pól “ dipólu podrobený účinku sily rôznej veľkosti, takže výsledná sila pôsobiaca na dipól závisí od jeho orientácie vzhľadom na pole. Klasicky by mali byť vo zväzku atómov zastúpené všetky orientácie len s tým výsledkom, že by sme na fotografickej doske našli širokú stopu miesto úzkej čiary vznikajúcej bez prítomnosti magnetického poľa. Stern a Gerlach zistili, že pôvodný zväzok sa štiepi na dva rôzne, odpovedajúce dvom opačným orientáciam spinu v magnetickom poli, ktoré dovoľuje priestorové kvantovanie .

Hodnoty magnetických momentov atómov boli s vysokou presnosťou odmerané neskôr pomocou Zeemanov javu, najmä metódami rádiofrekvenčnej spektroskopie.