Une mesure de la probabilité qu'un résultat ne soit pas dû au hasard, ici quantifiée par une faible probabilité d'erreur.La significativité statistique est un concept issu des statistiques qui indique dans quelle mesure un effet ou une différence observée est réel plutôt que le fruit du hasard. En physique, elle est souvent quantifiée par une valeur p ou par un niveau « sigma » — par exemple, un résultat à 5 sigma signifie qu'il y a moins d'une chance sur 3,5 millions que l'observation soit un artefact statistique. Cette mesure est cruciale pour distinguer les découvertes authentiques du bruit dans les données expérimentales.
Le concept a été formalisé par Ronald Fisher dans les années 1920, qui a introduit la valeur p et le seuil de 0,05. Plus tard, dans les années 1930, Jerzy Neyman et Egon Pearson ont développé le cadre des tests d'hypothèses qui sous-tend l'analyse moderne de la significativité.
Lorsque les physiciens collectent des données, ils comparent leurs observations à une hypothèse nulle — généralement qu'aucun effet n'existe. La significativité statistique quantifie la probabilité d'obtenir des données au moins aussi extrêmes que celles observées, en supposant que l'hypothèse nulle est vraie. Si cette probabilité est très faible, le résultat est jugé significatif et l'hypothèse nulle est rejetée. Le seuil pour revendiquer une découverte en physique des particules est généralement de 5 sigma, tandis que des domaines moins exigeants peuvent accepter 2 sigma comme indicatif.
La significativité statistique est utilisée en physique des particules pour confirmer l'existence de nouvelles particules (comme le boson de Higgs), dans les essais médicaux pour valider l'efficacité des médicaments, et en astronomie pour vérifier les détections d'exoplanètes.
Le standard de 5 sigma pour les découvertes en physique des particules a été choisi afin que la probabilité d'un faux positif soit à peu près équivalente à celle d'obtenir pile vingt-deux fois de suite en lançant une pièce équilibrée.