The long-held human dream of travel to the stars and planets will probably be realized within the next quarter century. Preliminary analyses by U.S. scientists and engineers suggests that a first trip to Mars could begin as early as 2016. A proposal by U.S.S.R. space planners has suggested that an effort involving the cooperation and collaboration of many nations could begin by 2011. Among the major considerations that must be made in preparation for such an excursion are solidification of the scientific, economic and philosophical rationales for such a trip made by humans, and realistic evaluations of current and projected technical capabilities. Issues in the latter category include launch and propulsion systems, long term system stability and reliability, the psychological and physiological consequences of long term exposure to the space environment, the development and use of countermeasures to deleterious human physiological responses to the space environment, and life support systems that are both capable of the immense journey and reliable enough to assure their continued operation for the duration of the voyage. Many of the issues important in the design of a life support system for a Mars trip are based on reasonably well understood data: the human requirements for food, oxygen and water. However, other issues are less well-defined, such as the demands that will be made on the system for personal cleanliness and hygiene, environmental cleanliness, prevention or reduction of environmental toxins, and psychological responses to the environment and to the diet. It is much too early to make final decisions about the characteristics of the long-duration life support system needed for travel to Mars, or for use on its surface. However, it is clear that life support systems will evolve during the next few decades form the relatively straightforward systems that are used on Shuttle and Soyuz, to increasingly more complex and regenerative systems. The Soviet Union has an operating life support system on Mir that can apparently evolve, and the United States is currently planning the one for Space Station Freedom that will use partial regeneration. It is essential to develop concepts now for life support systems on an advanced Space Station, the lunar outpost (to be launched in about 2004) and the lunar base. Such concepts will build on current technology and capabilities. But because of the variety of different technologies that can be developed, and the potential for coordinating the functions of very diverse sub-systems within the same life support system, the possibility of developing an efficient, reliable mixed process system is high. It is likely that a life support system for Mars transit and base will use a composite of physical, chemical, and biological processes. The purpose of this paper is to explore the potentially useful structural elements of a life support system for use on a Mars trip, and to identify the features that, at this time, appear to be most appropriate for inclusion in the system.

We compute quasinormal modes (QNMs) of the metric and gauge fieldperturbations about black branes electrically and magnetically charged in theEinstein-Maxwell-Chern-Simons theory. By the gauge/gravity correspondence, thistheory is dual to a particular class of field theories with a chiral anomaly,in a thermal charged plasma state subjected to a constant external magneticfield, $B$. The QNMs are dual to the poles of the two-point functions of theenergy-momentum and axial current operators, and they encode information aboutthe dissipation and transport of charges in the plasma. Complementary to thegravity calculation, we work out the hydrodynamic description of the dual fieldtheory in the presence of a chiral anomaly, and a constant external $B$. Wefind good agreement with the weak field hydrodynamics, which can extend beyondthe weak $B$ regime into intermediate regimes. Furthermore, we provide resultsthat can be tested against thermodynamics and hydrodynamics in the strong $B$regime. We find QNMs exhibiting Landau level behavior, which become long-livedat large $B$ if the anomaly coefficient exceeds a critical magnitude. Chiraltransport is analyzed beyond the hydrodynamic approximation for the five(formerly) hydrodynamic modes, including a chiral magnetic wave.

We consider two distinct limits of General Relativity that in contrast to thestandard non-relativistic limit can be taken at the level of theEinstein-Hilbert action instead of the equations of motion. One is anon-relativistic limit and leads to a so-called Galilei gravity theory, theother is an ultra-relativistic limit yielding a so-called Carroll gravitytheory. We present both gravity theories in a first-order formalism and showthat in both cases the equations of motion (i) lead to constraints on thegeometry and (ii) are not sufficient to solve for all of the components of theconnection fields in terms of the other fields. Using a second-order formalismwe show that these independent components serve as Lagrange multipliers for thegeometric constraints we found earlier. We point out a few noteworthydifferences between Carroll and Galilei gravity and give some examples ofmatter couplings.

In a previous paper, we analyzed the theory of massive fermions in thefundamental representation coupled to a U(N) Chern-Simons gauge theory in threedimensions at level K. It was done in the large N, large K limits whereLambda=N/K was kept fixed. Among other results, we showed there that there areno high mass quark anti-quark bound states. Here we show that there are nobound states at all.

Composite Higgs models can trivially satisfy precision-electroweak andflavour constraints by simply having a large spontaneous symmetry breakingscale, f > 10 TeV. This produces a 'split' spectrum, where the strong sectorresonances have masses greater than 10 TeV and are separated from the pseudoNambu-Goldstone bosons, which remain near the electroweak scale. Even though atuning of order 10^{-4} is required to obtain the observed Higgs boson mass,the big hierarchy problem remains mostly solved. Intriguingly, models with afully-composite right-handed top quark also exhibit improved gauge couplingunification. By restricting ourselves to models which preserve these featureswe find that the symmetry breaking scale cannot be arbitrarily raised, leadingto an upper bound f < 100-1000 TeV. This implies that the resonances may beaccessible at future colliders, or indirectly via rare-decay experiments. Darkmatter is identified with a pseudo Nambu-Goldstone boson, and we show that thesmallest coset space containing a stable, scalar singlet and an unbroken SU(5)symmetry is SU(7) / SU(6) x U(1). The colour-triplet pseudo Nambu-Goldstoneboson also contained in this coset space is metastable due to a residualsymmetry. It can decay via a displaced vertex when produced at colliders,leading to a distinctive signal of unnaturalness.

We study the quantum mechanical sigma model arising in the discretelight-cone quantisation of N=4 supersymmetric Yang-Mills theory. The targetspace is a certain torus fibration over a scale-invariant special Kahlermanifold. We show that the expected SU(1,1|4) light-cone superconformalinvariance of the N=4 theory emerges in a limit where the volume of the fibregoes to zero and give an explicit construction of the generators. Theconstruction given here yields a large new family of superconformal quantummechanical models with SU(1,1|4) invariance.

We present a tomographic scheme, based on spacetime symmetries, for thereconstruction of the internal degrees of freedom of a Dirac spinor. We discussthe circumstances under which the tomographic group can be taken as SU(2), andhow this crucially depends on the choice of the gamma matrix representation. Atomographic reconstruction process based on discrete rotations is considered,as well as a continuous alternative.

We study the prospects for long-lived charged particle (LLCP) searches atcurrent and future LHC runs and at a 100 TeV pp collider, using Drell-Yanslepton pair production as an example. Because momentum measurements becomemore challenging for very energetic particles, we carefully treat the expectedmomentum resolution. At the same time, a novel feature of 100 TeV collisions isthe significant energy loss of energetic muons in detectors. We use this tohelp discriminate between muons and LLCPs. We find that the 14 TeV LHC with anintegrated luminosity of 3 ab$^{-1}$ can probe LLCP slepton masses up to 1.2TeV, and a 100 TeV pp collider with 3 ab$^{-1}$ can probe LLCP slepton massesup to 4 TeV, using time-of-flight measurements. These searches will havestriking implications for dark matter, with the LHC definitively testing thepossibility of slepton-neutralino co-annihilating WIMP dark matter, and withthe LHC and future hadron colliders having a strong potential for discoveringLLCPs in models with superWIMP dark matter.

We present the results of T-even TMDs in a light front quark-diquark model ofnucleons with the wave functions constructed from the soft-wall AdS/QCDprediction. The relations amongst TMDs are discussed. The $p_\perp$ dependenceof the TMDs are compared with the $t$-dependence of the GPDs. AdS/QCD wavefunction provides an explanation behind the approximate $x$ and $p_\perp$factorization observed in lattice TMD calculations.