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Einstein gravity 3-point functions from conformal field theory

Hesham Osman et al.Oct 28, 2016
We study stress tensor correlation functions in four-dimensional conformalfield theories with large $N$ and a sparse spectrum. Theories in this class areexpected to have local holographic duals, so effective field theory in anti-deSitter suggests that the stress tensor sector should exhibit universal,gravity-like behavior. At the linearized level, the hallmark of locality in theemergent geometry is that stress tensor three-point functions $\langleTTT\rangle$, normally specified by three constants, should approach a universalstructure controlled by a single parameter as the gap to higher spin operatorsis increased. We demonstrate this phenomenon by a direct CFT calculation.Stress tensor exchange, by itself, violates causality and unitarity unless thethree-point functions are carefully tuned, and the unique consistent choiceexactly matches the prediction of Einstein gravity. Under some assumptionsabout the other potential contributions, we conclude that this structure isuniversal, and in particular, that the anomaly coefficients satisfy $a\approxc$ as conjectured by Camanho et al. The argument is based on causality of afour-point function, with kinematics designed to probe bulk locality, andinvokes the chaos bound of Maldacena, Shenker, and Stanford.
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Broken R-Parity in the Sky and at the LHC

Stephen Campbell et al.Jul 28, 2010
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.
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A unified phase transition picture of the charged topological black hole in Horava-Lifshitz gravity

Feifei Pan et al.Apr 9, 2014
Aiming at a unified phase transition picture of the charged topological blackhole in Ho\v{r}ava-Lifshitz gravity, we investigate this issue not only incanonical ensemble with the fixed charge case but also in grand-canonicalensemble with the fixed potential case. We firstly perform the standardanalysis of the specific heat, the free energy and the Gibbs potential, andthen study its geometrothermodynamics. It is shown that the local phasetransition points not only witness the divergence of the specific heat, butalso witness the minimum temperature and the maximum free energy or Gibbspotential. They also witness the divergence of the corresponding thermodynamicscalar curvature. No matter which ensemble is chosen, the metric constructedcan successfully produce the behavior of the thermodynamic interaction andphase transition structure while other metrics failed to predict the phasetransition point of the charged topological black hole in former literature. Ingrand-canonical ensemble, we have discovered the phase transition which has notbeen reported before. It is similar to the canonical ensemble in which thephase transition only takes place when $k=-1$. But it also has its uniquecharacteristics that the location of the phase transition point depends on thevalue of potential, which is different from the canonical ensemble where thephase transition point is independent of the parameters. After an analyticalcheck of Ehrenfest scheme, we find that the new phase transition is a secondorder one. It is also found that the thermodynamics of the black hole inHorava-Lifshitz gravity is quite different from that in Einstein gravity.
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Search for flavour-changing neutral current top quark decays $t\to Hq$ in $pp$ collisions at $\sqrt{s}=8$ TeV with the ATLAS detector

S. Kalyana Rama et al.Sep 20, 2015
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.
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The Higgs transverse momentum distribution in gluon fusion as a multiscale problem

Feifei Pan et al.May 4, 2015
We consider Higgs production in gluon fusion and in particular the predictionof the Higgs transverse momentum distribution. We discuss the ambiguitiesaffecting the matching procedure between fixed order matrix elements and theresummation to all orders of the terms enhanced by $\log(p_T^H/m_H)$ factors.Following a recent proposal (Grazzini et al., hep-ph/1306.4581), we argue thatthe gluon fusion process, computed considering two active quark flavors, is amultiscale problem from the point of view of the resummation of the collinearsingular terms. We perform an analysis at parton level of the collinearbehavior of the $\mathcal{O}(\alpha_s)$ real emission amplitudes; relying onthe collinear singularities structure of the latter, we derive an upper limitto the range of transverse momenta where the collinear approximation is valid.This scale is then used as the value of the resummation scale in the analyticresummation framework or as the value of the $h$ parameter in the POWHEG-BOXcode. A variation of this scale can be used to generate an uncertainty bandassociated to the matching procedure. Finally, we provide a phenomenologicalanalysis in the Standard Model, in the Two Higgs Doublet Model and in theMinimal Supersymmetric Standard Model. In the two latter cases, we provide anansatz for the central value of the matching parameters not only for a StandardModel-like Higgs boson, but also for heavy scalars and in scenarios where thebottom quark may play the dominant role.
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