La valeur maximale possible d'une grandeur compatible avec les observations, souvent utilisée lorsqu'aucun signal n'est détecté.Une limite supérieure est la valeur maximale qu'une grandeur physique peut prendre tout en restant compatible avec les observations expérimentales, généralement utilisée lorsqu'aucun signal n'est détecté. Elle définit la frontière de ce qui est possible compte tenu des données, souvent exprimée sous forme d'intervalle de confiance (par exemple, limite supérieure à 95 %). Ce concept est crucial dans les recherches de phénomènes rares ou hypothétiques, tels que de nouvelles particules, les ondes gravitationnelles ou les interactions de la matière noire, où l'absence de preuve est quantifiée plutôt que considérée comme une preuve de non-existence.
Le concept formel de limites supérieures en physique des particules est apparu au milieu du XXe siècle avec le développement de méthodes statistiques pour les tests d'hypothèses, notamment par Neyman et Pearson. Il est devenu une pratique courante en physique des hautes énergies dans les années 1960 et 1970, en particulier dans les recherches de nouvelles particules.
Lorsqu'une expérience recherche un signal, elle enregistre les événements de bruit de fond et les compare au signal attendu. Si aucun excès n'est trouvé, les scientifiques fixent une limite supérieure en déterminant l'intensité maximale du signal qui pourrait être cachée dans les fluctuations statistiques du bruit de fond. Cela fait appel à des méthodes statistiques telles que la technique CLs ou l'inférence bayésienne, qui tiennent compte des incertitudes et produisent une limite comparable entre les expériences.
Les limites supérieures sont utilisées en physique des particules (par exemple, les recherches de supersymétrie au LHC), en astrophysique (par exemple, les limites sur les fonds d'ondes gravitationnelles) et en cosmologie (par exemple, les contraintes sur les sections efficaces de la matière noire).
La limite supérieure la plus stricte sur le moment dipolaire électrique de l'électron est si petite qu'elle équivaudrait à mesurer un déplacement de moins d'un millième de la largeur d'un proton sur un objet de la taille de la Terre.
