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.

Assuming that mass scales arise in nature only via dimensional transmutation,we extend the dimension-less Standard Model by adding vector-like fermionscharged under a new strong gauge interaction. Their non-perturbative dynamicsgenerates a mass scale that is transmitted to the elementary Higgs boson byelectro-weak gauge interactions. In its minimal version the model has the samenumber of parameters as the Standard Model, predicts that the electro-weaksymmetry gets broken, predicts new-physics in the multi-TeV region and iscompatible with all existing bounds, provides two Dark Matter candidates stablethanks to accidental symmetries: a composite scalar in the adjoint of SU(2)_Land a composite singlet fermion; their thermal relic abundance is predicted tobe comparable to the measured cosmological DM abundance. Some models of thistype allow for extra Yukawa couplings; DM candidates remain even if explicitmasses are added.

We propose a simplified model of dark matter with a scalar mediator toaccommodate the di-photon excess recently observed by the ATLAS and CMScollaborations. Decays of the resonance into dark matter can easily account fora relatively large width of the scalar resonance, while the magnitude of thetotal width combined with the constraint on dark matter relic density lead tosharp predictions on the parameters of the Dark Sector. Under the assumption ofa rather large width, the model predicts a signal consistent with ~300 GeV darkmatter particle in channels with large missing energy. This prediction is notyet severely bounded by LHC Run I searches and will be accessible at the LHCRun II in the jet plus missing energy channel with more luminosity. Ouranalysis also considers astrophysical constraints, pointing out that futuredirect detection experiments will be sensitive to this scenario.

We construct and study the first supersymmetric black-hole and black-stringsolutions of non-Abelian-gauged N=1,d=5 supergravity (N=1,d=5Super-Einstein-Yang-Mills theory) with non-trivial SU(2) gauge fields: BPSTinstantons for black holes and BPS monopoles of different kinds('t~Hooft-Polyakov, Wu-Yang and Protogenov) for black strings and also forcertain black holes that are well defined solutions only for very specificvalues of all the moduli. Instantons, as well as colored monopoles do notcontribute to the masses and tensions but do contribute to the entropies. The construction is based on the characterization of the supersymmetricsolutions of gauged N=1,d=5 supergravity coupled to vector multiplets achievedin Ref. Bellorin:2007yp which we elaborate upon by finding the rules toconstruct supersymmetric solutions with one additional isometry, both for thetimelike and null classes. These rules automatically connect the timelike andnull non-Abelian supersymmetric solutions of N=1,d=5 SEYM theory with thetimelike ones of N=2,d=4 SEYM theory by dimensional reduction and oxidation. Inthe timelike-to-timelike case the singular Kronheimer reduction recentlystudied in Ref. Bueno:2015wva plays a crucial role.

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.

Differential cross sections are presented for the prompt and non-promptproduction of the hidden-charm states $X(3872)$ and $\psi(2S)$, in the decaymode $J/\psi \pi^+\pi^-$, measured using 11.4 fb$^{-1}$ of $pp$ collisions at$\sqrt{s} = 8$ TeV by the ATLAS detector at the LHC. The ratio ofcross-sections $X(3872)/\psi(2S)$ is also given, separately for prompt andnon-prompt components, as well as the non-prompt fractions of $X(3872)$ and$\psi(2S)$. Assuming independent single effective lifetimes for non-prompt$X(3872)$ and $\psi(2S)$ production gives $R_B = \frac{\mathcal{B}(B\rightarrow X(3872)\textrm{ + any}) \mathcal{B}(X(3872 \rightarrowJ/\psi\pi^+\pi^-)}{\mathcal{B}(B \rightarrow \psi(2S)\textrm{ + any})\mathcal{B}(\psi(2S) \rightarrow J/\psi\pi^+\pi^-)} = (3.95 \pm 0.32\mathrm{(stat)} \pm 0.08\mathrm{(sys)}) \times 10^{-2}$, while separatingshort- and long-lived contributions, assuming that the short-lived component isdue to $B_c$ decays, gives $R_B = (3.57 \pm 0.33\mathrm{(stat)} \pm0.11\mathrm{(sys)}) \times 10^{-2}$, with the fraction of non-prompt $X(3872)$produced via $B_c$ decays for $p_\mathrm{T}(X(3872)) > 10$ GeV being $(25 \pm13\mathrm{(stat)} \pm 2\mathrm{(sys)} \pm 5\mathrm{(spin)})\%$. Thedistributions of the dipion invariant mass in the $X(3872)$ and $\psi(2S)$decays are also measured and compared to theoretical predictions.

We study the asymptotic geometry of the spin foam partition function for alarge class of models, including the models of Barrett and Crane, Engle,Pereira, Rovelli and Livine, and, Freidel and Krasnov. The asymptotics is taken with respect to the boundary spins only, noassumption of large spins is made in the interior. We give a sufficientcriterion for the existence of the partition function. We find that geometricboundary data is suppressed unless its interior continuation satisfies certainaccidental curvature constraints. This means in particular that most Reggemanifolds are suppressed in the asymptotic regime. We discuss this explicitlyfor the case of the configurations arising in the 3-3 Pachner move. We identifythe origin of these accidental curvature constraints as an incorrect twistingof the face amplitude upon introduction of the Immirzi parameter and propose away to resolve this problem, albeit at the price of losing the connection tothe SU(2) boundary Hilbert space. The key methodological innovation that enables these results is theintroduction of the notion of wave front sets, and the adaptation of tools fortheir study from micro local analysis to the case of spin foam partitionfunctions.

We reformulate the scattering amplitudes of 4D flat space gauge theory andgravity in the language of a 2D CFT on the celestial sphere. The resulting CFTstructure exhibits an OPE constructed from 4D collinear singularities, as wellas infinite-dimensional Kac-Moody and Virasoro algebras encoding the asymptoticsymmetries of 4D flat space. We derive these results by recasting 4D dynamicsin terms of a convenient foliation of flat space into 3D Euclidean AdS andLorentzian dS geometries. Tree-level scattering amplitudes take the form ofWitten diagrams for a continuum of (A)dS modes, which are in turn equivalent toCFT correlators via the (A)dS/CFT dictionary. The Ward identities for the 2Dconserved currents are dual to 4D soft theorems, while the bulk-boundarypropagators of massless (A)dS modes are superpositions of the leading andsubleading Weinberg soft factors of gauge theory and gravity. In general, themassless (A)dS modes are 3D Chern-Simons gauge fields describing the soft,single helicity sectors of 4D gauge theory and gravity. Consistent with thetopological nature of Chern-Simons theory, Aharonov-Bohm effects record the"tracks" of hard particles in the soft radiation, leading to a simplecharacterization of gauge and gravitational memories. Soft particle exchangesbetween hard processes define the Kac-Moody level and Virasoro central charge,which are thereby related to the 4D gauge coupling and gravitational strengthin units of an infrared cutoff. Finally, we discuss a toy model for black holehorizons via a restriction to the Rindler region.

Based on the construction of Poisson-Lie T-dual $\sigma$-models from a commonparent action we study a candidate for the non-abelian respectively Poisson-LieT-duality group. This group generalises the well-known abelian T-duality groupO(d,d) and we explore some of its subgroups, namely factorised dualities, B-and $\beta$-shifts. The corresponding duality transformed $\sigma$-models areconstructed and interpreted as generalised (non-geometric) flux backgrounds. We also comment on generalisations of results and techniques known fromabelian T-duality. This includes the Lie algebra cohomology interpretation ofthe corresponding non-geometric flux backgrounds, remarks on a double fieldtheory based on non-abelian T-duality and an application to the investigationof Yang-Baxter deformations. This will show that homogeneously Yang-Baxterdeformed $\sigma$-models are exactly the non-abelian T-duality $\beta$-shiftswhen applied to principal chiral models.