Une technique qui tient compte des erreurs aléatoires et fournit une plage de valeurs possibles avec des probabilités.Une méthode statistique est une procédure formelle pour collecter, analyser et interpréter des données soumises à des variations aléatoires. En physique, ces méthodes sont essentielles car les mesures ne sont jamais parfaitement précises ; elles sont toujours affectées par le bruit, les erreurs instrumentales et les fluctuations quantiques. Les méthodes statistiques fournissent un cadre pour quantifier cette incertitude, estimer la valeur réelle d'une grandeur et déterminer la probabilité qu'une hypothèse soit correcte compte tenu des données observées.
Les fondements de la statistique moderne ont été posés aux XIXe et début XXe siècles par des figures comme Carl Friedrich Gauss (méthode des moindres carrés) et Ronald Fisher (maximum de vraisemblance, plan d'expériences).
L'idée centrale est de modéliser les données comme une combinaison d'un signal déterministe et d'une composante aléatoire. En faisant des hypothèses sur la distribution de probabilité de la composante aléatoire (souvent une distribution normale), on peut utiliser des techniques comme l'estimation par maximum de vraisemblance ou l'inférence bayésienne pour trouver les valeurs les plus probables des paramètres d'intérêt. Ces méthodes produisent également des intervalles de confiance, qui sont des plages de valeurs susceptibles de contenir la valeur réelle avec une probabilité spécifiée.
Les méthodes statistiques sont utilisées partout en physique, de l'analyse des données de collisions de particules au Grand collisionneur de hadrons à la détermination des paramètres cosmologiques à partir des mesures du fond diffus cosmologique, et en physique médicale pour la conception d'essais cliniques et l'interprétation des données d'imagerie.
La découverte du boson de Higgs en 2012 n'a été acceptée qu'après que les données aient atteint une signification statistique de « 5 sigma », ce qui signifie que la probabilité que le signal observé soit dû au hasard est inférieure à environ une sur 3,5 millions.
