helicidad

Helicidad es una magnitud escalar en física que describe el grado en que un campo vectorial se entrelaza o se retuerce a sí mismo. Se utiliza en varios contextos con definiciones relacionadas pero aplicadas a diferentes objetos: campos magnéticos, flujos de fluidos y, en el dominio cuántico, la proyección del espín sobre la dirección de movimiento.

En magnetismo y plasmas, la helicidad magnética se define como H_m = ∫_V A · B dV, donde B es el campo magnético y A es el potencial vectorial tal que B = ∇×A. Esta cantidad tiene interpretación topológica: está relacionada con el entrelazamiento y la torsión de las líneas de campo. En magnetohidrodinámica (MHD) ideal, la helicidad magnética se conserva; las reconexiones magnéticas pueden alterar la estructura de las líneas, pero la helicidad tiende a persistir en volúmenes cerrados o con condiciones de contorno adecuadas.

En dinámica de fluidos, la helicidad cinética se expresa como H_k = ∫ v · ω dV, con ω = ∇×v la vorticidad. Indica la alineación entre la velocidad y las líneas de vorticidad y está asociada a estructuras de vórtices entrelazados. En fluidos ideales, la helicidad cinética se conserva, y juega un rol en fenómenos de turbulencia y en la dinámica de dynamos.

En mecánica cuántica, la helicidad de una partícula es la proyección del espín s sobre la dirección de su momento p: h = (s·p)/|p|. Para partículas sin masa, la helicidad es invariante bajo transformaciones de Lorentz; para partículas con masa puede variar entre marcos de referencia.

La helicidad es una magnitud útil en física de plasmas, astrofísica y dinámica de fluidos, donde informa sobre la topología de campos y la posible persistencia de estructuras a lo largo del tiempo. Su medición suele requerir datos de campos vectoriales y a menudo se infiere a partir de observaciones indirectas.