A search for dark matter and unparticle production at the LHC has beenperformed using events containing two charged leptons (electrons or muons),consistent with the decay of a Z boson, and large missing transverse momentum.This study is based on data collected with the CMS detector in 2015,corresponding to an integrated luminosity of 2.3 inverse femtobarns ofproton-proton collisions at the LHC, at a center-of-mass energy of 13 TeV. Noexcess over the standard model expectation is observed. Compared to previoussearches in this topology, which exclusively relied on effective fieldtheories, the results are interpreted in terms of a simplified model of darkmatter production for both vector and axial vector couplings between a mediatorand dark matter particles. The first study of this class of models using CMSdata at sqrt(s) = 13 TeV is presented. Additionally, effective field theoriesof dark matter and unparticle production are used to interpret the data.

Recent progress on scattering amplitudes in super Yang--Mills and superstringtheory benefitted from the use of multiparticle superfields. They universallycapture tree-level subdiagrams, and their generating series solve thenon-linear equations of ten-dimensional super Yang--Mills. We providesimplified recursions for multiparticle superfields and relate them to earlierrepresentations through non-linear gauge transformations of their generatingseries. In this work we discuss the gauge transformations which enforce theirLie symmetries as suggested by the Bern-Carrasco-Johansson duality betweencolor and kinematics. Another gauge transformation due to Harnad and Shnider isshown to streamline the theta-expansion of multiparticle superfields, bypassingthe need to use their recursion relations beyond the lowest components. Thefindings of this work tremendously simplify the component extraction fromkinematic factors in pure spinor superspace.

We reconsider basic, in the sense of minimal field content, Pati-Salam xSU(3) family models which make use of the Type I see-saw mechanism to reproducethe observed mixing and mass spectrum in the neutrino sector. The goal of thisis to achieve the observed baryon asymmetry through the thermal decay of thelightest right-handed neutrino and at the same time to be consistent with theexpected experimental lepton flavour violation sensitivity. This kind of modelshave been previously considered but it was not possible to achieve acompatibility among all of the ingredients mentioned above. We describe thenhow different SU(3) messengers, the heavy fields that decouple and produce theright form of the Yukawa couplings together with the scalars breaking the SU(3)symmetry, can lead to different Yukawa couplings. This in turn impliesdifferent consequences for flavour violation couplings and conditions forrealizing the right amount of baryon asymmetry through the decay of thelightest right-handed neutrino. Also a highlight of the present work is a newfit of the Yukawa textures traditionally embedded in SU(3) family models.

Supersymmetric extensions of the Standard Model with small R-parity andlepton number violating couplings are naturally consistent with primordialnucleosynthesis, thermal leptogenesis and gravitino dark matter. We considersupergravity models with universal boundary conditions at the grand unificationscale, and scalar tau-lepton or bino-like neutralino as next-to-lightestsuperparticle (NLSP). Recent Fermi-LAT data on the isotropic diffuse gamma-rayflux yield a lower bound on the gravitino lifetime. Comparing two-bodygravitino and neutralino decays we find a lower bound on a neutralino NLSPdecay length, $c \tau_{\chi^0_1} \gsim 30 cm$. Together with gravitino andneutralino masses one obtains a microscopic determination of the Planck mass.For a stau-NLSP there exists no model-independent lower bound on the decaylength. Here the strongest bound comes from the requirement that thecosmological baryon asymmetry is not washed out, which yields $c\tau_{\tilde\tau_1} \gsim 4 mm$. However, without fine-tuning of parameters,one finds much larger decay lengths. For typical masses, $m_{3/2} \sim 100 GeV$and $m_{NLSP} \sim 150 GeV$, the discovery of a photon line with an intensityclose to the Fermi-LAT limit would imply a decay length $c\tau_{NLSP}$ ofseveral hundred meters, which can be measured at the LHC.

In this work we investigate medium modifications to the interference patternbetween initial and final state radiation. We compute single gluon productionoff a highly energetic parton that undergoes a hard scattering and subsequentlycrosses a dense QCD medium of finite size. We extend our previous studiesobtained at first order in opacity by providing general results for multiplesoft scatterings and their specific formulation within the harmonic oscillatorapproximation. We show that there is a gradual onset of decoherence between theinitial and final state radiation due to multiple scatterings, that opens thephase space for large angle emissions. By examining the multiplicity ofproduced gluons, we observe a potentially large double logarithmic enhancementfor dense media and small opening angles. This result points to a possiblemodification of the evolution equations due to a QCD medium of finite size. Webriefly comment on the phenomenological consequences of this setup inhigh-energy nuclear collisions.

A search for flavour-changing neutral current decays of a top quark to anup-type quark ($q=u, c$) and the Standard Model Higgs boson, where the Higgsboson decays to $b\bar{b}$, is presented. The analysis searches for top quarkpair events in which one top quark decays to $Wb$, with the $W$ boson decayingleptonically, and the other top quark decays to $Hq$. The search is based on$pp$ collisions at $\sqrt{s}=8$ TeV recorded in 2012 with the ATLAS detector atthe CERN Large Hadron Collider and uses an integrated luminosity of 20.3fb$^{-1}$. Data are analysed in the lepton-plus-jets final state, characterisedby an isolated electron or muon and at least four jets. The search exploits thehigh multiplicity of $b$-quark jets characteristic of signal events, andemploys a likelihood discriminant that uses the kinematic differences betweenthe signal and the background, which is dominated by $t\bar{t} \to WbWb$decays. No significant excess of events above the background expectation isfound, and observed (expected) 95% CL upper limits of 0.56% (0.42%) and 0.61%(0.64%) are derived for the $t\to Hc$ and $t\to Hu$ branching ratiosrespectively. The combination of this search with other ATLAS searches in the$H \to \gamma\gamma$ and $H\to WW^*, \tau\tau$ decay modes significantlyimproves the sensitivity, yielding observed (expected) 95% CL upper limits onthe $t\to Hc$ and $t\to Hu$ branching ratios of 0.46% (0.25%) and 0.45% (0.29%)respectively. The corresponding combined observed (expected) upper limits onthe $|\lambda_{tcH}|$ and $|\lambda_{tuH}|$ couplings are 0.13 (0.10) and 0.13(0.10) respectively. These are the most restrictive direct bounds on $tqH$interactions measured so far.

We examine the Regge (high energy) limit of 4-point scattering in both QCDand gravity, using recently developed techniques to systematically compute allcorrections up to next-to-leading power in the exchanged momentum i.e. beyondthe eikonal approximation. We consider the situation of two scalar particles ofarbitrary mass, thus generalising previous calculations in the literature. InQCD, our calculation describes power-suppressed corrections to the Reggeisationof the gluon. In gravity, we confirm a previous conjecture that next-to-softcorrections correspond to two independent deflection angles for the incomingparticles. Our calculations in QCD and gravity are consistent with thewell-known double copy relating amplitudes in the two theories.

In earlier work with N. Seiberg, we explored connections between monopoleoperators, the Coulomb branch modulus, and vortices for 3d, N=2 supersymmetric,$U(1)_k$ Chern-Simons matter theories. We here extend the monopole / vortexmatching analysis, to theories with general matter electric charges. We verify,for general matter content, that the spin and other quantum numbers of thechiral monopole operators match those of corresponding BPS vortex states, atthe top and bottom of the tower associated with quantizing the vortices'Fermion zero modes. There are associated subtleties from non-normalizable Fermizero modes, which contribute non-trivially to the BPS vortex spectrum andmonopole operator matching; a proposed interpretation is further discussedhere.

Long ago, Achucarro and Townsend discovered that in three dimensions (3D)N-extended anti-de Sitter (AdS) supergravity exists in several incarnations,which were called the (p,q) AdS supergravity theories with non-negativeintegers p>=q such that N=p+q. Using the superspace approach to 3D N-extendedsupergravity developed in arXiv:1101.4013, we present three superfieldformulations for N=2 supergravity that allow for well defined cosmologicalterms and supersymmetric AdS solutions. The conformal compensatorscorresponding to these theories are respectively: (i) a chiral scalarmultiplet: (ii) a vector multiplet; and (iii) an improved complex linearmultiplet. The theories corresponding to (i) and (iii) are shown to provide twodually equivalent realizations of the (1,1) AdS supergravity, while (ii)describes the (2,0) AdS supergravity. We associate with each supergravityformulation, with and without a cosmological term, a consistent supercurrentmultiplet. The supercurrents in the (1,1) and (2,0) AdS backgrounds are derivedfor the first time. We elaborate on rigid supersymmetric theories in (1,1) and(2,0) AdS superspaces.

The evolution of evaporating charged black holes is complicated to model ingeneral, but is nevertheless important since the hints to the Information LossParadox and its recent firewall incarnation may lie in understanding moregeneric geometries than that of Schwarzschild spacetime. Fortunately, forsufficiently large asymptotically flat Reissner-Nordstrom black holes, theevaporation process can be modeled via a system of coupled linear ordinarydifferential equations, with charge loss rate governed by Schwingerpair-production process. The same model can be generalized to study theevaporation of AdS Reissner-Nordstrom black holes with flat horizon. It wasrecently found that such black holes always evolve towards extremality sincecharge loss is inefficient. This property is completely opposite to theasymptotically flat case in which the black hole eventually loses its chargesand tends towards Schwarzschild limit. We clarify the underlying reason forthis different behavior.