Puebla, Pue.- Un equipo multidisciplinario de investigadores de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla logró demostrar que las leyes de la Física que explican los fenómenos más pequeños del universo también pueden aplicarse a la agricultura sostenible.
Su investigación utiliza la teoría de percolación, una rama de la Física estadística que analiza cómo se conectan los sistemas complejos, para explicar fenómenos que van desde la propagación de enfermedades en cultivos hasta la formación de estados extremos de la materia.
Los científicos Jhony Eredi Ramírez, Arturo Fernández Téllez, Ygnacio Martínez Laguna, Jesús Francisco López Olguín y Agustín Aragón García comprobaron que una plantación agrícola puede comportarse de forma similar a un sistema físico poroso.
Este hallazgo abre nuevas posibilidades para desarrollar estrategias de cultivo más sostenibles, eficientes y libres de químicos, lo que podría beneficiar directamente a los productores agrícolas.
La física como herramienta para proteger cultivos
El equipo de investigadores publicó un estudio enfocado en el manejo agroecológico del patógeno Phytophthora, conocido mundialmente como el “destructor de plantas”.
Este organismo microscópico causa pérdidas económicas millonarias en distintos países, ya que sus esporas se desplazan a través de la humedad del suelo hasta alcanzar las raíces de las plantas.
En Puebla, este patógeno afecta cultivos como papa, chile y aguacate, provocando daños significativos en la producción agrícola.
Los científicos de la BUAP descubrieron que la organización espacial de los cultivos puede funcionar como una barrera natural contra la propagación de enfermedades.
Mediante el uso de configuraciones de intercalado de plantas —conocido como intercropping— los investigadores demostraron que la disposición en diagonales alternas, similar a un tablero de ajedrez, es la más efectiva para frenar la propagación del patógeno.
Esta estrategia permite que los agricultores reduzcan o incluso eliminen el uso de fungicidas químicos, lo que contribuye a la protección del suelo y del medio ambiente.
De los cultivos a los aceleradores de partículas
La investigación también llevó a los científicos poblanos a explorar fenómenos fundamentales de la física de partículas.
En 2022, el equipo aplicó la teoría de percolación para estudiar el Plasma de Quarks y Gluones, un estado extremo de la materia que se cree existió en los primeros momentos del universo.
Para analizar este fenómeno, los investigadores utilizaron datos provenientes de experimentos realizados en el Large Hadron Collider y el Relativistic Heavy Ion Collider.
Los resultados revelaron que la temperatura necesaria para formar este plasma depende del tamaño de los núcleos que colisionan.
Las colisiones entre partículas pequeñas, como protones, requieren hasta 20 veces más energía que las colisiones entre núcleos grandes, como el plomo, para liberar a los quarks de su confinamiento.
Este descubrimiento ayudó a explicar por qué algunos experimentos detectan comportamientos colectivos incluso en sistemas que anteriormente se consideraban demasiado pequeños para formar este tipo de plasma.
Entropía y energía en sistemas extremos
En 2024, el equipo amplió su investigación para analizar la entropía y la capacidad calorífica de estos sistemas de partículas.
Los científicos examinaron datos provenientes de colisiones con energías que van desde 0.2 hasta 13 billones de electronvoltios.
Los resultados mostraron que el sistema no se comporta como un gas ideal.
En cambio, la capacidad calorífica aumenta conforme se incrementa la energía de las colisiones, lo que indica que el sistema adquiere nuevas formas de almacenar energía.
Este fenómeno sugiere que, a medida que la energía crece, las partículas desarrollan nuevos grados de libertad.
Agricultura del futuro basada en redes complejas
En abril de 2025, el proyecto alcanzó una nueva etapa al integrar la física de redes complejas en el diseño de sistemas agrícolas.
Los científicos aplicaron estos modelos para estudiar la propagación de la Tetranychus urticae, una plaga que afecta numerosos cultivos en el mundo.
Este ácaro se desplaza entre plantas a través del contacto entre hojas, lo que facilita su rápida expansión en monocultivos.
Sin embargo, los investigadores concluyeron que los policultivos inspirados en sistemas tradicionales como la milpa mexicana pueden detener la propagación de plagas.
Estos sistemas rompen la continuidad de las plantas susceptibles y fomentan interacciones beneficiosas entre especies.
Además, los resultados muestran que incluso en suelos con alta presencia de patógenos es posible mantener una producción saludable si se eligen adecuadamente las especies de cultivo.
Reconocimiento internacional para la investigación
El trabajo de los investigadores de la BUAP ha sido reconocido por la comunidad científica internacional.
Los artículos derivados de esta investigación recibieron los galardones Futured Articles y Scientific Highlight Articles otorgados por el American Institute of Physics.
Este proyecto cuenta también con el respaldo de la Secretaría de Ciencias, Humanidades, Tecnología e Innovación y de la Vicerrectoría de Investigación y Estudios de Posgrado de la BUAP.
La colaboración entre la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y el Centro de Agroecología de la BUAP demuestra que la ciencia interdisciplinaria puede generar soluciones innovadoras para desafíos globales como la seguridad alimentaria y la sostenibilidad ambiental.
*ARD
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