Un type d'erreur de mesure qui provient d'un étalonnage ou d'une modélisation imparfaits, affectant l'exactitude plutôt que la précision.L'incertitude systématique est un type d'erreur de mesure qui provient d'un étalonnage imparfait, d'hypothèses de modélisation ou de la conception expérimentale, entraînant des résultats systématiquement décalés par rapport à la valeur réelle. Contrairement aux erreurs aléatoires, qui dispersent les mesures autour d'une valeur centrale, les erreurs systématiques déplacent toutes les mesures dans la même direction, affectant l'exactitude plutôt que la précision. En cosmologie, les incertitudes systématiques font souvent la différence entre une découverte révolutionnaire et un artefact banal, comme en témoignent les débats sur les galaxies « impossibles » ou les anomalies dans l'expansion cosmique.
Ce concept est au cœur de la science expérimentale depuis le XIXe siècle, avec des pionniers comme Gauss et Kelvin qui ont souligné la nécessité de distinguer les erreurs systématiques des erreurs aléatoires. En physique moderne, l'incertitude systématique est devenue une discipline formelle au milieu du XXe siècle avec l'essor de la physique des particules et de la cosmologie de haute précision.
Les incertitudes systématiques proviennent de biais connus ou inconnus dans les instruments, le traitement des données ou les modèles théoriques. Par exemple, la distorsion du miroir d'un télescope ou une hypothèse incorrecte sur la luminosité des galaxies peut fausser les mesures de distance. Les chercheurs estiment ces incertitudes en recoupant avec des méthodes indépendantes, en calibrant par rapport à des étalons, ou en simulant le processus de mesure. L'objectif est de quantifier le biais et de le corriger, ou du moins de le signaler en complément des résultats.
L'analyse de l'incertitude systématique est cruciale dans des domaines comme la physique des particules (par exemple, les mesures de la masse du boson de Higgs), la cosmologie (par exemple, les relevés d'énergie sombre) et l'imagerie médicale (par exemple, les diagnostics par ultrasons), où de petits biais peuvent conduire à des conclusions erronées.
En 2014, l'équipe BICEP2 a annoncé la détection d'ondes gravitationnelles primordiales, mais le signal s'est avéré être en grande partie dû à une incertitude systématique provenant de la poussière galactique, un célèbre récit d'avertissement.
