Investigadores de la BUAP proponen el uso de la Física para proteger cultivos prioritarios
Un equipo multidisciplinario de científicos de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) ha revelado que las leyes de la Física, que rigen los fenómenos a nivel subatómico, son fundamentales para lograr una agricultura sostenible y libre de químicos. Este grupo ha utilizado la teoría de percolación, una rama de la Física estadística, para predecir tanto la formación de estados exóticos de materia como la propagación de enfermedades en cultivos.
Los investigadores, entre ellos Jhony Eredi Ramírez, Arturo Fernández Téllez, Ygnacio Martínez Laguna, Jesús Francisco López Olguín y Agustín Aragón García, han demostrado que las plantaciones se comportan como sistemas físicos porosos.
La Física como herramienta agroecológica
Con un enfoque agroecológico, el equipo ha publicado un estudio innovador sobre el manejo del patógeno conocido como Phytophthora, apodado el «destructor de plantas», que causa pérdidas económicas significativas a nivel mundial. Este organismo se propaga a través de esporas que se desplazan en la humedad del suelo hacia las raíces. En Puebla, se ha reportado que afecta a cultivos como papa, chile y aguacate, generando pérdidas millonarias para los productores.
A través de configuraciones intercaladas (intercropping), como columnas o diagonales alternas al estilo ajedrez, los investigadores han encontrado que es posible establecer "barreras naturales". El estudio concluyó que la disposición en diagonales alternas es la más efectiva para prevenir la expansión de esta enfermedad en los campos, permitiendo así a los agricultores proteger sus cosechas sin recurrir a fungicidas químicos.
En 2022, su investigación se trasladó a los aceleradores de partículas más avanzados del mundo, como el LHC en Suiza y el RHIC en Estados Unidos. Allí exploraron el estado del Plasma de Quarks y Gluones (QGP), donde los componentes básicos de los átomos se liberan, asemejándose a una "sopa primigenia" caliente que existió en el inicio del universo.
Nuevos hallazgos sobre colisiones y entropía
Aprovechando la misma teoría de percolación, los físicos descubrieron que la temperatura necesaria para formar este plasma no es constante; depende del tamaño de los núcleos involucrados en las colisiones. Un hallazgo notable indica que las colisiones entre partículas pequeñas requieren energías 20 veces mayores que aquellas entre núcleos grandes para liberar quarks. Esto ayuda a entender por qué se observan comportamientos colectivos incluso en sistemas considerados demasiado pequeños para generar este tipo de plasma.
A principios de 2024, el enfoque del equipo se centró en comprender la entropía y la capacidad calorífica en estos sistemas extremos. Al analizar datos provenientes de colisiones con energías desde 0.2 hasta 13 billones de electronvoltios (TeV), encontraron que el sistema no actúa como un gas simple.
A diferencia del comportamiento esperado en un gas ideal, la capacidad calorífica aumenta con la energía de colisión, sugiriendo que el sistema adquiere nuevos grados de libertad o formas alternativas para almacenar energía. Este fenómeno es comparable al calentamiento de un objeto que comienza a absorber calor no solo para incrementar su velocidad sino también para transformar su estructura interna.
Estrategias integrales para asegurar la producción agrícola
El esfuerzo culminará en abril de 2025 con una visión integral que combina la física compleja con estrategias para proteger cultivos frente a nuevas amenazas, como el ácaro conocido como Tetranychus urticae. Este organismo se mueve entre plantas adyacentes mediante contacto directo entre hojas.
Los científicos han determinado que diseñar policultivos inspirados en sistemas ancestrales, como la milpa mexicana, representa una estrategia agroecológica óptima. Estos métodos no solo interrumpen las plagas al romper la continuidad entre plantas susceptibles sino que también incrementan el rendimiento neto del terreno al fomentar interacciones beneficiosas entre especies. Según sus hallazgos, seleccionar adecuadamente pares de plantas basándose en su susceptibilidad permite mantener una producción saludable y sostenible incluso en suelos con alta presencia inicial de patógenos.
Este trabajo demuestra cómo la ciencia trasciende fronteras rígidas; el mismo modelo matemático usado para describir fenómenos en estrellas de neutrones o colisionadores está siendo aplicado para diseñar granjas del futuro. La colaboración entre físicos y expertos agroecológicos marca un avance significativo hacia soluciones basadas en principios naturales ante desafíos globales contemporáneos.
Dicha investigación cuenta con el respaldo de la Secretaría de Ciencias, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI) y la Vicerrectoría de Investigación y Estudios de Posgrado de BUAP. Además, ha generado artículos bien recibidos por parte de la comunidad científica, reflejándose en dos reconocimientos: Futured Articles y Scientific Highlight Articles otorgados por el American Institute of Physics.
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