The Twin Higgs model provides a natural theory for the electroweak symmetrybreaking without the need of new particles carrying the standard model gaugecharges below a few TeV. In the low energy theory, the only probe comes fromthe mixing of the Higgs fields in the standard model and twin sectors. However,an ultraviolet completion is required below ~ 10 TeV to remove residuallogarithmic divergences. In non-supersymmetric completions, new exotic fermionscharged under both the standard model and twin gauge symmetries have to bepresent to accompany the top quark, thus providing a high energy probe of themodel. Some of them carry standard model color, and may therefore be copiouslyproduced at current or future hadron colliders. Once produced, these exoticquarks can decay into a top together with twin sector particles. If the twinsector particles escape the detection, we have the irreducible stop-likesignals. On the other hand, some twin sector particles may decay back into thestandard model particles with long lifetimes, giving spectacular displacedvertex signals in combination with the prompt top quarks. This happens in theFraternal Twin Higgs scenario with typical parameters, and sometimes is evennecessary for cosmological reasons. We study the potential displaced vertexsignals from the decays of the twin bottomonia, twin glueballs, and twinleptons in the Fraternal Twin Higgs scenario. Depending on the details of thetwin sector, the exotic quarks may be probed up to ~ 2.5 TeV at the LHC andbeyond 10 TeV at a future 100 TeV collider, providing a strong test of thisclass of ultraviolet completions.

We construct the full set of boundary giant magnons on $\mathbb{R}\timesS^{2}$ attached to the maximal $Z=0$ giant graviton by mapping from the generalsolution to static sine-Gordon theory on the interval and compute the values of$\Delta-J$ at finite $J$, including the leading order corrections when $J$ islarge. We then consider the Born-Infeld theory of the giant graviton itself toconstruct BIon spike solutions that correspond to the world volume descriptionof the boundary giant magnons at finite $J$.

NOvA experiment has reoptimized its event selection criteria in light of therecently measured moderately large value of theta(13). We study the improvementin the sensitivity to the neutrino mass hierarchy and to leptonic CP violationdue to these new features. For favourable values of deltacp, NOvA sensitivityto mass hierarchy and leptonic CP violation is increased by 20%. Addition of 5years of neutrino data from T2K to NOvA more than doubles the range of deltacpfor which the leptonic CP violation can be discovered, compared to stand aloneNOvA. But for unfavourable values of deltacp, the combination of NOvA and T2Kare not enough to provide even a 90% C.L. hint of hierarchy discovery.Therefore, we further explore the improvement in the hierarchy and CP violationsensitivities due to the addition of a 10 kt liquid argon detector placed closeto NOvA site. The capabilities of such a detector are equivalent to those ofNOvA in all respects. We find that combined data from 10 kt liquid argondetector (3 years of nu + 3 years of nubar run), NOvA (6 years of nu + 6 yearsof nubar run) and T2K (5 years of nu run) can give a close to 2 sigma hint ofhierarchy discovery for all values of deltacp. With this combined data, we canachieve CP violation discovery at 95% C.L. for roughly 60% values of deltacp.

We propose a new model of flavour chiral symmetry breaking in a(2+1)-dimensional defect gauge theory of strongly coupled fermions byintroducing probe D5/anti-D5-flavour branes on the conifold. After working outthe flavour brane embeddings at zero temperature, we thoroughly investigate thespectra of small fluctuations on the world volume of the flavour branes (mesonspectrum) and conclude that they are free of tachyons. Thus the proposed probebrane embedding is stable. Moreover, we introduce finite temperature and anexternal magnetic field and study the thermodynamics of the resultingconfigurations. Namely, we compute the free energies, entropies, heatcapacities and magnetisations. The results are used to establish a detailedphase diagram of the model. We find that the effect of magnetic catalysis ofchiral symmetry breaking is realised in our model and show that themeson-melting phase transition coincides with the chiral symmetry breakingphase transition. Furthermore, we show that the model is in a diamagneticphase.

The results of searches for new physics in events with two same-sign isolatedleptons, hadronic jets, and missing transverse energy in the final state arepresented. The searches use an integrated luminosity of 35 inverse picobarns ofpp collision data at a centre-of-mass energy of 7 TeV collected by the CMSexperiment at the LHC. The observed numbers of events agree with the standardmodel predictions, and no evidence for new physics is found. To facilitate theinterpretation of our data in a broader range of new physics scenarios,information on our event selection, detector response, and efficiencies isprovided.

The vectorial holographic correspondences between higher-spin theories inAdS$_5$ and free vector models on the boundary are extended to the cases wherethe latter is described by free massless spin-$j$ field. The dual higher-spintheory in the bulk does not include gravity and can only be defined on rigidAdS$_5$ background with $S^4$ boundary. We discuss various properties of theserather special higher-spin theories and calculate their one-loop free energies.We show that the result is proportional to the same quantity for spin-$j$doubleton treated as if it is a AdS$_5$ field. Finally, we consider even morespecial case where the boundary theory itself is given by an infinite tower ofmassless higher-spin fields.

We derive the leading g_s perturbation of the SUGRA fields generated by asupersymmetric configuration of respectively 1, 2 or 4 D3-branes intersectingat an arbitrary angle via the computation of the string theory disk scatteringamplitude of one massless NSNS field interacting with open strings stretchedbetween the branes. The configuration with four branes is expected to berelevant for black hole microstate counting in four dimensions.

The construction of neutral black hole microstates is an important problem,with implications for the information paradox. In this paper we conjecture aconstruction of non-supersymmetric supergravity solutions describing D-braneconfigurations which carry mass and angular momentum, but no other conservedcharges. We first study a classical string solution which locally carriesdipole winding and momentum charges in two compact directions, but globallycarries no net winding or momentum charge. We investigate its backreaction inthe D1-D5 duality frame, where this object becomes a supertube which locallycarries oscillating dipole D1-D5 and NS1-NS5 charges, and again carries no netcharge. In the limit of an infinite straight supertube, we find an exactsupergravity solution describing this object. We conjecture that a similarconstruction may be carried out based on a class of two-chargenon-supersymmetric D1-D5 solutions. These results are a step towardsdemonstrating how neutral black hole microstates may be constructed in stringtheory.

Modern extra-dimensional Higgsless scenarios rely on a mass-matching betweenfermionic and bosonic KK resonances to evade constraints from precisionelectroweak measurements. After analyzing all of the Tevatron and LEP bounds onthese so-called Cured Higgsless scenarios, we study their LHC signatures andexplore how to identify the mass-matching mechanism, the key to theirviability. We find singly and pair produced fermionic resonances show up asclean signals with 2 or 4 leptons and 2 hard jets, while neutral and chargedbosonic resonances are visible in the dilepton and leptonic WZ channels,respectively. A measurement of the resonance masses from these channels showsthe matching necessary to achieve $S\simeq 0$. Moreover, a large singleproduction of KK-fermion resonances is a clear indication of compositeness ofSM quarks. Discovery reach is below 10 fb$^{-1}$ of luminosity for resonancesin the 700 GeV range.

We constrain theories of a massive spin-2 particle coupled to a masslessspin-2 particle by demanding the absence of a time advance in eikonalscattering. This is an $S$-matrix consideration that leads to model-independentconstraints on the cubic vertices present in the theory. Of the possible cubicvertices for the two spin-2 particles, the requirement of subluminality leavesa particular linear combination of cubic vertices of the Einstein--Hilberttype. Either the cubic vertices must appear in this combination or new physicsmust enter at a scale parametrically the same as the mass of the massive spin-2field. These conclusions imply that there is a one-parameter family ofghost-free bimetric theories of gravity that are consistent with subluminalscattering. When both particles couple to additional matter, subluminalityplaces additional constraints on the matter couplings. We additionallyreproduce these constraints by considering classical scattering off of ashockwave background in the ghost-free bimetric theory.