La place des statistiques en physique expérimentale

La physique consiste à dresser les lois qui régissent les processus naturels qui nous entourent. De telles lois sont souvent décrites grâce à des équations ; ces mêmes équations permettent alors de faire des prédictions, comme le fait que toutes les pommes tombent vers le sol ou qu’il fera beau demain. En général on préfère qu’un modèle puisse prédire un grand nombre de phénomènes avec une grande précision en utilisant le moins de paramètres libres possibles : on parle ainsi de modèle prédictif.

La physique expérimentale consiste à confronter les prédictions des théories que l’on souhaite tester avec des observations. Il peut s’agir de mesures de grandeurs physiques comme le poids des pommes d’une variété de pommiers, la quantité de courant circulant dans un fil ou bien le nombre d’électrons émis lors de la désintégration d’un noyau radioactif ou des faits comme la couleur du ciel 1.

Les statistiques et l’analyse de données sont un cadre théorique qui sert d’interface entre les prédictions théoriques et les mesures. Ce sont des techniques qui visent à réduire l’ensemble des données en un jeu limité de caractéristiques utiles pour contraindre les modèles théoriques.

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A contrario, la physique théorique utilise parfois des expériences de pensée qui font appel à notre intuition sur le monde afin de, par exemple, rejeter une théorie qui contredirait cette intuition.