Un equipo multidisciplinario de científicos de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) demostró que principios fundamentales de la Física pueden convertirse en una herramienta clave para una agricultura sostenible, al permitir predecir y frenar la propagación de enfermedades en cultivos prioritarios sin recurrir a agroquímicos.
La investigación, desarrollada por especialistas en Física Estadística y Agroecología, emplea la teoría de percolación –que analiza cómo se conectan los sistemas– para explicar la forma en que patógenos y plagas se expanden entre plantas. Según los científicos, una plantación agrícola se comporta de manera similar a un sistema físico poroso, donde la conectividad determina la propagación del daño.
Barreras naturales contra el “destructor de plantas”
El estudio se centró en el manejo agroecológico de Phytophthora, conocido como el “destructor de plantas”, un patógeno que ocasiona pérdidas millonarias a nivel mundial y que en Puebla afecta cultivos como papa, chile y aguacate.
Los investigadores concluyeron que reorganizar los sembradíos mediante configuraciones intercaladas –por ejemplo, en diagonales alternas tipo ajedrez– crea “barreras naturales” que impiden que la enfermedad se propague por todo el campo.
Este diseño resultó ser el más eficaz, ya que rompe la continuidad de plantas susceptibles y permite proteger las cosechas sin depender de fungicidas químicos.
De los cultivos a los aceleradores de partículas
El trabajo también tuvo aplicaciones en la Física de Altas Energías. Utilizando la misma teoría, los científicos analizaron el Plasma de Quarks y Gluones, un estado extremo de la materia generado en colisionadores de partículas.
El equipo descubrió que la temperatura necesaria para formar este plasma depende del tamaño de los núcleos que chocan: colisiones entre partículas pequeñas requieren energías hasta 20 veces mayores que las de núcleos pesados. Este hallazgo ayuda a explicar comportamientos colectivos observados en sistemas que antes se consideraban demasiado pequeños para producir dicho estado.
Entropía y energía en sistemas extremos
En una fase posterior, los investigadores estudiaron la entropía y la capacidad calorífica de estos sistemas al analizar colisiones con energías de entre 0.2 y 13 TeV. Detectaron que, a diferencia de un gas ideal, la capacidad calorífica aumenta conforme crece la energía, lo que indica que el sistema adquiere nuevas formas de almacenar energía y transforma su estructura interna.
La culminación del proyecto plantea una estrategia integral para la seguridad alimentaria basada en policultivos, inspirados en sistemas tradicionales como la milpa mexicana. Este enfoque permite detener plagas –como la arañita roja– al interrumpir el contacto entre plantas vulnerables y, al mismo tiempo, mejorar el rendimiento de la tierra mediante interacciones benéficas entre especies.
Incluso en suelos con alta presencia de patógenos, seleccionar combinaciones de plantas según su nivel de susceptibilidad puede mantener una producción saludable y sostenible, señalan los especialistas.
Ciencia sin fronteras disciplinarias
La investigación demuestra que los modelos matemáticos utilizados para estudiar fenómenos en estrellas de neutrones o colisionadores de partículas también pueden aplicarse al diseño de las granjas del futuro.
El proyecto fue desarrollado por físicos de la Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas y expertos del Centro de Agroecología de la BUAP, con apoyo de la Secretaría de Ciencias, Humanidades, Tecnología e Innovación, y la Vicerrectoría de Investigación y Estudios de Posgrado.
Los resultados han sido publicados en diversos artículos científicos y han recibido reconocimientos internacionales como Futured Articles y Scientific Highlight Articles del American Institute of Physics.
