Cette thèse d'habilitation consiste en trois petits articles de revue indépendants, couvrant mes activités passées au sein du groupe de cosmologie du LPNHE. Le premier chapitre est consacré à la mesure de l'histoire de l'expansion cosmique avec des supernovae de type Ia (SNe Ia). Les techniques de détermination de distance de luminosité mises en oeuvre au sein du Supernova Legacy Survey (SNLS) sont détaillées. Les résultats de l'analyse des trois premières années de données du SNLS sont présentés. Le second chapitre traite d'un ingrédient essentiel de ce type d'analyse, à savoir la calibration photométrique des imageurs grand-champ utilisés pour mesurer le flux des supernovae. Les techniques développées pour la calibration du survey SNLS (Regnault et al, 2009), puis quelques années plus tard pour l'intercalibration des surveys SNLS et SDSS-II (Betoule et al, 2013) sont présentées en détail. Enfin, le dernier chapitre présente les nouveaux projets de calibration instrumentale imaginés par plusieurs équipes dans le monde. Dans notre exposé, l'accent est mis sur le projet de calibration DICE, développé par le groupe du LPNHE. Au coeur de DICE est une source de calibration multi-longueur d'onde ultra-stable, réalisée au laboratoire, et testée notamment auprès du Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT, Mauna Kea, Hawaii).

This work presents several works related to the impact of neutrinos in cosmology. We study the impact on the Cosmic Microwave Background of several neutrino-related parameters (mass, abundance, neutrino-antineutrino asymmetry, non-thermal distorsions, non-standard couplings with other species, mass and abundance of additional sterile neutrinos). We present new numerical methods for computing these effects efficiently. We use current data to derive several new bounds on these parameters, and finally, we study the sensitivity of future cosmological experiments to these quantities.

Chaque année sur Mars, en automne et hiver, une partie importante de l'atmosphère passe de l'état gazeux à solide. Ce condensat, principalement du CO2 solide, s'accumule au sol sous forme de neige, givre ou glace. Cela se produit aux plus hautes latitudes, où les températures baissent suffisamment grâce à la nuit polaire pour provoquer ces dépôts qui disparaissent au retour du soleil au sortir de l'hiver. Les mécanismes de formation de ces glaces, leurs propriétés microphysiques ou encore leur évolution durant la nuit polaire puis avec l'insolation sont encore peu connus. Au cours de cette thèse un dispositif expérimental a été créé pour former et étudier en laboratoire des glaces de CO2 de différentes textures, en conditions analogues à Mars. Le dispositif permet de suivre et contraindre plusieurs paramètres thermodynamiques, observer visuellement l'évolution de l'échantillon et le caractériser spectralement. Les résultats amélioreront la compréhension du cycle du CO2 et les données acquises par les sondes spatiales martiennes.

La connaissance du flux UltraViolet (UV) solaire et de sa variabilité dans le temps est un problème clé aussi bien dans le domaine de l'aéronomie qu'en physique solaire. Alors que l'extrême UV, entre 10 et 121 nm, est important pour la caractérisation de l'ionosphère, l'UV entre 121 et 300 nm l'est tout autant pour les modélisations climatiques. La mesure continue de l'irradiance dans l'UV est cependant une tâche ardue. En effet, les instruments spatiaux étant dans un environnement hostile se dégradent rapidement. De nombreux modèles basés sur des indices solaires sont alors utilisées lorsque peu de données sont disponibles. Pourtant, l'utilisation de ces indices ne permet pas d'atteindre aujourd'hui une précision suffisante pour les différentes applications en météorologie de l'espace. Comme alternative, ce travail de thèse met en avant l'utilisation de bandes passantes pour reconstruire l'irradiance solaire dans l'UV. En utilisant des méthodes d'analyse statistique multivariée, ce travail met tout d'abord en évidence la forte cohérence de la variabilité spectrale de l'irradiance dans l'UV, ainsi que ses principales caractéristiques. Une première étape consiste à utiliser des bandes passantes existantes afin de tester la faisabilité de notre approche: le flux UV peut ainsi être reconstruit avec une erreur relative d'environ 20%, une bien meilleure performance qu'avec l'utilisation d'indices solaires. Ce travail propose ensuite plusieurs choix pour définir un futur instrument d'un genre nouveau. Afin de limiter les problèmes de dégradation liés à l'utilisation de filtres, les nouveaux détecteurs à matériaux à large bande interdite permettent de sélectionner la bande spectrale, notamment pour l'UV à partir de 120 nm. Enfin, une modélisation de l'impact du flux UV solaire sur l'atmosphère de Ganymède est exposée. Les émissions atmosphériques pour quelques espèces sont alors calculées, afin de proposer quelques recommandations pour les futures missions pour Jupiter.

Avec des instruments toujours plus précis et performants, la détection et la caractérisation des exoplanètes sont devenues un domaine de recherche qui ne cesse de croître. Cependant, les données obtenues sont toujours dépendantes des paramètres des étoiles les abritant. Par exemple, les mesures de vitesse radiale permettent de déterminer le rapport Mp sin(i)/M*, tandis que la méthode des transits fournit Rp/R*. L'estimation du rayon stellaire avec une précision suffisante est donc un élément très important pour contraindre à la fois les paramètres de l'étoile et la masse minimale de l'exoplanète. Un autre phénomène, l'activité stellaire, ne doit pas être négligé car, comme l'ont prouvé de nombreux travaux sur les vitesses radiales, elle affecte le signal provoqué par les exoplanètes. Sa connaissance est aussi essentielle puisqu'elle renseigne sur l'évolution et la structure des étoiles. Plusieurs méthodes sont actuellement employées pour mesurer les paramètres stellaires : astérosismologie, spectrophotométrie, interférométrie. J'ai utilisé cette dernière méthode pour aborder le problème de la détermination des paramètres fondamentaux des étoiles hôtes sur deux aspects. J'ai effectué tout au long de ma thèse des observations avec VEGA/CHARA, un interférométre opérant dans le domaine visible et bénéficiant des plus longues bases du monde. Cela permet d'obtenir une résolution angulaire de 0.3 millisecondes d'arc, couplée à des précisions de 1−3% sur les diamètres. En utilisant des formules empiriques, j'en ai déduit les paramètres d'un échantillon de 17 étoiles : rayon linéaire, masse, température effective. Cet échantillon comprend des étoiles hôtes, mais aussi des étoiles sans exoplanète connue à ce jour à titre de comparaison. Grâce aux précisions atteintes sur les paramètres, elles ont pu être placées sur le diagramme de Hertzsprung-Russell, et les masses minimales des exoplanètes qui en sont déduites se sont révélées en très bon accord avec les estimations obtenues avec d'autres méthodes. J'ai complété ce travail par la modélisation d'étoiles abritant une exoplanète en transit ou ayant une tache magnétique afin de quantifier l'impact qu'elles produisent sur les observables interférométriques (visibilités, phases et clôtures de phase). Pour cela, j'ai développé un code numérique incluant des formules analytiques servant à sonder les capacités de VEGA/CHARA à mesurer ces signaux, et ainsi rendre compte des améliorations à apporter sur un tel instrument. J'apporte aussi une analyse complète et plus globale des paramètres pouvant influencer la détection et la caractérisation des taches et exoplanètes, comme leur diamètre ou leur position sur le disque stellaire, en utilisant un interféromètre fictif. Il s'avère que pour des étoiles résolues abritant des exoplanètes ou taches assez grosses, les bases de CHARA sont assez grandes pour permettre leur détection. Par contre, la différence entre les deux signaux s'opère au-delà du 2ème lobe de visibilité et est surtout repérable dans les mesures de clôtures, et demeure donc pour l'instant hors d'atteinte de VEGA. Cette thèse englobe une partie importante du travail effectué généralement sur les étoiles hôtes car elle inclut l'analyse des paramètres stellaires, mais aussi l'activité stellaire, ce qui permet une meilleure caractérisation des exoplanètes et donne des perspectives sur les interféromètres futurs. À l'heure où la précision des instruments permettant de détecter des exoplanètes dépasse la précision disponible sur les paramètres des étoiles hôtes, l'étude des étoiles hôtes et des phénomènes qui perturbent la mesure de leurs paramètres devient cruciale si l'on veut faire progresser la connaissance sur les exoplanètes.

Les raies moléculaires tracent la structure du milieu interstellaire ainsi que les conditions physiques du gaz dans différents environnements allant des galaxies à haut redshift aux disques protoplanétaires. Pour bénéficier des diagnostics moléculaires les voies de formation et de destruction des molécules doivent être comprises quantitativement, tout comme les couplages entre la chimie en phase gazeuse et solide. Des jeux bien compris de données concernant des sources simples sont essentiels pour tester les prédictions des modèles théoriques. Cette thèse présente l'analyse d'un relevé spectral systématique à 1, 2 et 3mm avec le télescope IRAM-30m dans la Tête de Cheval, offrant une combinaison inédite de bande passante, haute résolution spectrale et sensibilité, en direction de deux positions: la région de photodissociation (PDR) et une cœure froid à proximité. Environ 30 espèces avec un maximum de 7 atomes sont détectées sans compter les isotopologues. Ces données sont complétées par des cartes interférométriques IRAM-PdBI à haute résolution d'espèces spécifiques. Les résultats de cette thèse incluent la detection de CF+, un nouveau diagnostic de gaz exposé à l'UV lointain; la détection d'une nouvelle molécule interstellaire, que nous attribuons au petit hydrocarbure C3H+; une étude approfondie des molécules organiques H2CO, CH3OH et CH3CN, qui indique que la photodésorption des glaces est un mécanisme efficace pour relâcher ces molécules en phase gazeuse; et la première détection de molécules organiques complexes, comme HCOOH, CH2CO, CH3CHO et CH3CCH dans une PDR, qui révèle la complexité chimique dans le gaz neutre éclairé en UV lointain.

L’univers est largement observé avec les signaux électromagnétiques – supposés maxwelliens – bien que la fenêtre d’onde gravitationnelle vient juste d’être ouverte. La cosmologie est depuis longtemps confrontée à un univers à 96% noir et inconnu. Donc, il est pertinent pour la physique fondamentale de débuter une vérification théorique et expérimentale de l’électromagnétisme et de son messager, le photon. La thèse aborde les théories non-maxwelliennes, en se focalisant sur les effets vérifiables. Nous traitons d’une série d’applications et évaluons le degré d’utilité des théories électromagnétiques alternatives. Nous revoyons les théories les plus importantes, qu’elles soient non-linéaires ou massives. Pour la première catégorie, pour l’analyse de la force propre, nous considérons la radiation d’une charge de Born-Infeld uniformément accélérée ; dans la théorie d’Heisenberg-Euler, nous trouvons un décalage en fréquence induit par un dipôle magnétique surcritique, associé à un magnétar. Le photon étant la seule particule sans masse dans le Modèle Standard (MS), nous explorons les extensions de MS. En effet, pour la catégorie massive, dans un contexte supersymétrique, nous trouvons des comportements non-maxwelliens survenant dans des cas paires et impairs de symétrie CPT (Charge-Parity-Time Reversal) : soit une propagation à vitesse sous lumineuse ou un comportement massif dispersif proportionnel au vecteur qui provoque la rupture de la symétrie de Lorentz. Plus loin, nous déterminons une limite supérieure de la masse de 3.2 x 10-50 kg en analysant les Fast Radio Bursts. Les différences des temps d’arrivée d’un photon massif (à la de Broglie-Proca) s’expriment comme l’inverse de la fréquence au carrée, comme les photons traversant un plasma.De là provient notre intérêt pour la radioastronomie à basse fréquence au sol ou dans l’espace. Un domaine inexploré cachant des pulsars se situe en-dessous de 15 MHz, et sera accessible par un essaim de nano satellites. / The universe is largely observed with electromagnetic signals – supposedly Maxwellian – though thegravitational wave window was just unbarred. Meanwhile, cosmology is since long confronted with anuniverse for 96% dark and unknown. Thus, it is pertinent for fundamental physics to start a theoretical andexperimental verification of electromagnetism, and its photon messenger. The thesis discusses non-Maxwellian theories, focusing on testable effects. We deal with a range of applications and assess howalternative electromagnetic theories are helpful. We revise the most notable theories, either non-linear ormassive. In the former class, for analysis of the self-force, we consider the radiation of an uniformlyaccelerating Born-Infeld charge; in the Heisenberg-Euler theory, we find a frequency shift induced by anovercritical magnetic dipole, associated to a magnetar. Being the photon the only massless particle in theStandard Model (SM), we explore SM extensions. Indeed for the massive class, in a supersymmetriccontext, we find non-Maxwellian behaviors arising in even and odd cases of Charge-Parity-Time Reversal(CPT) symmetry: either subluminal propagation or massive dispersive behavior proportional to the Lorentzsymmetry breaking vector. Further on, we determine an upper mass limit of 3.2 x 10-50 kg by analyzing FastRadio Bursts. Massive (à la de Broglie-Proca) photon arrival time delays go with the inverse of frequencysquared, as photons passing through plasma. Thereby, our interest for low frequency radio-astronomy onground or in space. An unexplored domain hiding pulsars lies below 15 MHz, and it will be accessible by aswarm of nano-satellites.

Malgré le succès incontestable du Modèle Standard de la physique des particules, il est vraisemblable qu'il ne soit qu'une partie de la théorie complète de physique des particules -- comme c'est le cas des hypothèses de théories unifiées -- et ainsi de nombreux efforts ont été dédiés au développement de théorie de Nouvelle Physique. La Supersymmétrie est l'une des extensions les plus populaires puisque qu'elle permet non seulement de résoudre le problème de Naturalité mais présente aussi une candidat viable de matière sombre. Ce dernier point a été particulièrement mis en avant avec les récentes mesures expérimentales qui ont permis d'affiner significativement notre connaissance des propriétés de cette matière sombre. En particulier, la détermination de la densité relique de matière sombre dans l'univers est à présent réalisée avec une précision de l'ordre du pourcent. Dans le cadre du Modèle Standard Supersymmétrique Minimal (le MSSM), cette contrainte permet ainsi de tester la structure à une boucle de la théorie. Cependant c'est aussi un modèle présentant un très grand nombre de paramètres, comparé au Modèle Standard, et le calcul complet des observables à une boucle reste trop long pour être effectué sur l'ensemble de l'espace des paramètres. Dans cette thèse, je me suis ainsi intéressé à la possibilité de reproduire ces corrections à la boucle par un ensemble de couplages effectifs. L'approche effective présentant l'avantage de garder la simplicité d'un calcul effectué à l'arbre tout en conservant une trace des effets caractéristiques de boucles comme le non-découplage de certaines particules lourdes. Le LHC (Large Hadron Collider), dont les opérations ont démarrées juste après le début de ma thèse, soit à l'automne 2009, a fourni des données complémentaires aux observables de matière sombre. En effet le secteur du Higgs du MSSM est très peu flexible, ce qui a pour effet d'introduire ce que l'on appelle le problème du ``fine-tuning'', c'est à dire la nécessité d'avoir des valeurs très précises pour les paramètres. Afin d'y remédier, de nombreux modèles ont été créés au delà du MSSM, comme le NMSSM (en anglais Next-to-MSSM). Dans le but de suivre une approche plus générale, j'ai décidé au cours de cette thèse d'utiliser à nouveau l'approche effective, mais dans un but différent : alors que les couplages effectifs utilisés dans le cas de la matière sombre sont choisi pour reproduire le plus fidèlement possible les corrections à la boucle des particules du MSSM, les opérateurs effectifs que nous ajoutons au secteur du Higgs sont les effets à basse énergie (c'est à dire l'énergie de production du Higgs) d'une nouvelle physique à haute énergie. Bien que dédiées à deux buts différents, ces deux implémentations d'une même technique montrent bien ses différents atouts. Dans un des cas (celui du Higgs) les opérateurs effectifs permettent de paramétrer l'effet d'une physique ultraviolette inconnue, alors que dans l'autre cas cette physique ultraviolette se réduit au simple MSSM. / Despite the numerous successes of the Standard Model of particle physics, it is believed that the complete picture of particle physics could be larger, as a unified theory for instance, and thus many efforts have been devoted to the development of theories of new physics. Supersymmetry is one of the most popular extensions since in addition to a solution of the naturalness issue, it provides a viable dark matter candidate. This last sector being all the more important now that recent experimental measurements have significantly increased our knowledge about dark matter properties, in particular the experimental determination of the relic density has reached the accuracy of a few percent. When applied to the Minimal Supersymmetric Standard Model (the MSSM, which is the simplest supersymmetric extension of the Standard Model), this constraint will thus shed light on the one-loop structure of the model. The MSSM is however much more liberal with unconstrained parameters than the Standard Model is, and the full one-loop computation of the relic density tends to be too long to be carried out throughout this large parameter space. In this thesis I have thus explored the opportunity of accounting for those loop corrections through a set of effective couplings. This effective approach has the advantage of keeping the simplicity of a tree-level computation but encoding at the same time genuine loop features such as the non-decoupling of heavy particles. Complementary to those constraints are the observables related to the LHC, which started taking data shortly after the beginning of my PhD in fall 2009. The Higgs sector of the MSSM is tightly constrained and this results in a certain fine-tuning of the model, which led to the creation of many models beyond the MSSM (such as the Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model). Arguing for a more general approach, I have decided in this thesis to use again the effective approach but with a different aim : while the effective couplings in the case of dark matter are determined to account for the MSSM loop corrections, the effective operators we add to the Higgs sector of the MSSM are the remnants of the integration of a heavy extra spectrum. This effective approach, called the BMSSM (for Beyond the MSSM) is known to account for many different realisations of non-minimal supersymmetry, and we have used it as a framework to recast the results of the Higgs analyses carried out by ATLAS and CMS collaborations. This study has led to the caracterisation of the rich phenomenology of the Higgs sector in the BMSSM, with in particular the possibility for a signal quite different from Standard Model or MSSM expectations. Though based on distinct aims, the two implementations of the effective approach show the different advantages of an effective field theory. In the first case the effective operators are parametrising the effect of an unknown UV completion, whereas in the second we assume this UV completion to be the MSSM.

Cette thèse analyse la manière dont l'émergence d'un nouvel objet de science, le Soleil, entraîne une réorganisation des champs disciplinaires ainsi que la transformation des pratiques scientifiques et leurs interactions. Ce travail couvre une période suffisamment longue afin de mieux restituer cette évolution complexe, allant de 1820 à 1930. Il ressort qu'une véritable physique du Soleil n'a pu émerger qu'avec la constitution de la thermodynamique. Elle rend ainsi possible de penser physiquement le Soleil. Avant cela, les sciences étaient encore séparés selon leurs objets et leur méthode. Mais ce nouvel objet se trouve avec un statut hybride, suspendu entre le domaine des sciences d'observation et des sciences d'expérimentation. La physique solaire se développe néanmoins à partir du milieu du XIXe siècle selon le rythme des découvertes et des innovations techniques. Dans les années 1860, Hervé Faye et Angelo Secchi proposent de vastes synthèses, représentatives d'un style typiquement humboldtien. Cependant, ces théories globales et qualitatives montrent leur limite au début du XXe siècle. Les progrès théoriques et instrumentaux, notamment avec la mise au point du bolomètre de Samuel Langley, aboutissent à l'apparition de la notion de modèle mathématique chez Eddington, et signe l'émergence d'une nouvelle approche théorique en astrophysique, et conjointement dans d'autres secteurs comme la cosmologie. Cette nouvelle approche fait plus que légitimer l'extrapolation des lois physiques aux astres, elle en fait de véritables laboratoires naturelles. Ainsi, au terme de cette période, nous passons du Soleil hors du laboratoire au Soleil comme laboratoire. / This thesis provides an analysis of the processes that led to the emergence of a new scientific object, the Sun. It underscores, over a long period from 1820 to 1930, how these processes led to a reorganization of scientific disciplines and to the corresponding transformation of scientific practices. We argue that thermodynamics provided the first theoretical framework in which a genuine solar physics could be developed. Before that, the status of this new scientific object remained ill-defined, suspended between experimental sciences and observational sciences, due to the division of scientific disciplines according to their objects and their method. On the basis of many observational and experimental techniques developed in the first part of the century, Hervé Faye and Angelo Secchi respectively offered, in the 1860s, the first rational syntheses about the physical constitution of the Sun. These holist and qualitative theories, representative of a Humboldtian style, soon appeared to lead to a dead-end. Progress in instrumentation, especially with the work of Samuel Langley and his bolometer, pursued in the laboratory through the physics of black body, led Arthur Eddington to a new approach based on mathematical model. His work gave the impetus to a new branch of theoretical astrophysics. At this time, this new approach not only legitimated the extrapolation of the laws of physics to the stars, but also transformed the stars into genuine natural laboratories. Thus, through the complex history, we follow how the Sun, once thought as being outside of the laboratory's reach, became itself construed as a laboratory.

Actuellement, on recense peu de familles d’astéroïdes de la ceinture principale (Main Belt, MB) âgés de plus de 2 milliards d’années (Brož et al., 2013; Spoto et al., 2015). Ceci serait le résultat d’un biais observationnel, dû aux techniques classiques utilisées pour l’identification des familles. En effet, la technique dite “Hierarchical Clustering Method” (HCM) identifie les membres des familles par leur proximit é dans l’espace des éléments orbitaux demi-grand axe (a), excentricité (e) et inclinaison (i). Or, les d’astéroïdes se dispersent lentement dans cet espace à cause de résonances séculaires et d’une force non-gravitationnelle dénommée «effet Yarkovsky». Ceci rend la méthode HCM de moins en moins efficace pour des familles d’âges de plus en plus élevées. Nous avons développé une nouvelle mèthode qui est insensible à la dispersion des membres des familles en e et i, car elle identifie les familles par leur forme caractéristique en «V» dans l’espace a; 1/D, oú D est le diamètre de l’astéroïde. Cette forme est due à la vitesse d’éjection initiale des membres de la famille par rapport au corps parent et à la dépendance approximative en 1/D de l’effet Yarkovsky qui disperse la famille en demi-grand axe au cours du temps. Cette méthode du ‘V-shape’ a été testée sur des familles connues, dont certaines difficilement identifiables par la méthode HCM. De plus, avec notre méthode nous avons découvert une famille de plus de 4 milliards d’années, reliant la plupart des astéroïdes sombres de la ceinture interne qui ne sont pas déjà inclus dans une famille connue (Delbo' et al., 2017). Seuls des astéroïdes avec diamètre D >50 km n’appartiennent à aucune famille et sont donc primordiaux. Cela implique que les astéroïdes primordiaux étaient assez gros, en accord avec les théories récentes sur la formation des planétésimaux dans le disque protplanétaire (Morbidelli et al., 2009). La méthode «V-shape» représente également une méthode d’analyse puissante pour trouver la frontière d’une famille d’astéroïdes dans le plan a; 1/D et pour calculer précisément sa courbure. Les propriétés thermiques des surfaces d’astéroïdes, telles que l’inertie thermique Γ, déterminent la magnitude de l’effet Yarkovsky. Or, Γ est statistiquement anti-corrélé avec D (Delbo' & Tanga, 2009; Delbo' et al., 2015). Par conséquent, l’effet de Yarkovsky peut avoir une dépendance non linéaire en 1/D, causant la courbure de la frontière de la famille dans le plan a; 1/D. L’outil de ‘V-shape’ est capable de détecter cette courbure sur des familles synthétiques et a été utilisé pour plus de 20 vieilles familles de la ceinture principale pour mesurer cet effet. La courbure mesurée implique qu’en moyenne l’effet Yarkovsky est proportionnel à D^-0.8. Il est constaté qu’il n’y a pas de corrélation entre l’âge de la famille et la courbure de sa frontière pour des familles âgées de plus de 100 millions d’années environ. De plus, la courbure en ‘V-shape’ diminue pour les familles à plus grand demi-grand axe, ce qui implique que relation entre Γ et D est moins anti-corrélée dans la ceinture externe que dans la ceinture interne. En examinant des familles âgées de moins de 20 millions d’années par la méthode du ‘V-shape’, nous pouvons étudier les familles dont la forme en «V» est causées par la vitesse initiale d’éjection des fragments et non pas par l’effet de Yarkovsky. Pour ces familles nous avons montré qu’il n’y a pas de courbure, ce qui implique que la vitesse initiale d’éjection des fragments est proportionnelle à 1/D, comme prédit par les expériences d’impact en laboratoire et les simulations numériques de fragmentation (Fujiwara et al., 1989; Michel et al., 2001; Durda et al., 2004; Nesvorný et al., 2006). La différence de courbure entre les familles de moins de 20 millions d’années et les familles plus âgées est une preuve indépendante que la dispersion en demi-grand axe des vieilles familles est dominèe par l’effet Yarkovsky. / Asteroid families are the remnant fragments of asteroids broken apart by collisions. There are only a few known Main Belt (MB) asteroid families with ages greater than 2 Gyr (Brož et al., 2013; Spoto et al., 2015). Estimates based on the family producing collision rate suggest that the lack of > 2 Gyr-old families may be due to a selection bias in classic techniques used to identify families. Family fragments disperse in their orbital elements, semimajor axis, a, eccentricity, e, and inclination, i, due to secular resonances, mean motion resonances, close encounters, secondary collisions and the nongravitational Yarkovsky force. This causes the family fragments to be more difficult to identify with the hierarchical clustering method (HCM), which attempts to find cluster in orbital element space, when applied to family fragments’ elements as the fragments age. We have developed a new technique that is insensitive to the spreading of fragments in e and i by searching for V-shaped correlations of family members in a and asteroid diameter, D. A group of asteroids is identified as a collisional family if its boundary in the a vs. 1/D plane has a characteristic V-shape which is due to the size dependent Yarkovsky effect. The V-shape technique is demonstrated on the known families and families difficult to identify by HCM, and used to discover a 4 Gyr-old family linking most dark asteroids in the inner MB not included in any known family (Delbo' et al., 2017). The 4 Gyr-old family reveals asteroids with D > 35 km that do not belong to any asteroid family implying that they originally accreted from the protoplanetary disk and support recent theories on the formation of asteroids (Morbidelli et al., 2009). The V-shape detection tool is also a powerful analysis method for finding the boundary of an asteroid family and fitting for its shape. Thermal properties of the surfaces of asteroids such as the thermal inertia, Γ, determine the magnitude of the drift rate cause by the Yarkovsky force. Following the proposed anti-correlation between Γ and and D (Delbo' & Tanga, 2009; Delbo' et al., 2015), the Yarkovsky effect may have a more complex D dependence than previously thought, causing the family V-shape boundary to be curved in a vs. 1/D space. The V-shape tool is capable of detecting this curvature on synthetic families and was deployed on >20 families located throughout the MB to find this effect. The curvature of family V-shapes implies on average that the Yarkovsky drift rate scales with D^-(0.8-0.9). We find that there is no correlation between family age and V-shape curvature for families older than 100 Myrs. Additionally, the V-shape curvature decreases for asteroid families with larger a suggesting that the relationship between Γ and D is less anti-correlated in the Outer MB. By examining families <20 Myrs-old with the V-shape technique, we can separate family V-shapes caused by the initial ejection of fragments from those that are caused by the Yarkovsky effect. We constrain the initial velocity of young families by measuring the curvature of their fragments’ V-shape in a vs. 1/D space. We measure the V-shape curvature of 11 asteroid families that are too young for most of their known fragments to have undergone significant evolution in semi-major axis due to the Yarkovsky effect. We find that the majority of asteroid families in our sample have initial ejection velocity fields that scale with 1/D supporting the laboratory impact experiments and computer simulations of disrupting asteroid family parent bodies (Fujiwara et al., 1989; Michel et al., 2001; Durda et al., 2004; Nesvorný et al., 2006). In addition, the difference in curvature between <20 Myr-old families from the curvature of older family V-shapes evolved is independent evidence separating initial ejection velocity V-shapes from Yarkovsky V-shapes.