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 study the quantum critical behavior of the plateau-insulator (PI)transition in a low mobility InGaAs/InP heterostructure. By reversing thedirection of the magnetic field (B) we find an averaged Hall resistance \rho_xywhich remains quantized at the plateau value h/e^2 throughout the PItransition. We extract a critical exponent \kappa'= 0.57 +/- 0.02 for the PItransition which is slightly different from (and possibly more accurate than)the established value 0.42 +/- 0.04 as previously obtained from theplateau-plateau (PP) transitions.

In a large class of models for Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs),the WIMP mass $M$ lies far above the weak scale $m_W$. This work identifiesuniversal Sudakov-type logarithms $\sim \alpha \log^2 (2\,M/m_W)$ that spoilthe naive convergence of perturbation theory for annihilation processes. Aneffective field theory (EFT) framework is presented, allowing the systematicresummation of these logarithms. Another impact of the large separation ofscales is that a long-distance wave-function distortion from electroweak bosonexchange leads to observable modifications of the cross section. Carefulaccounting of momentum regions in the EFT allows the rigorously disentanglementof this so-called Sommerfeld enhancement from the short distance hardannihilation process. The WIMP is modeled as a heavy-particle field, while thelight, energetic, final-state electroweak gauge bosons are treated as soft andcollinear fields. Hard matching coefficients are computed at renormalizationscale $\mu \sim 2\,M$, then evolved down to $\mu \sim m_W$, where electroweaksymmetry breaking is incorporated and the matching onto the relevant quantummechanical Hamiltonian is performed. The example of an $SU(2)_W$ triplet scalardark matter candidate annihilating to line photons is used for concreteness,allowing the numerical exploration of the impact of next-to-leading ordercorrections and log resummation. For $M \simeq 3$ TeV, the resummed Sommerfeldenhanced cross section is reduced by a factor of $\sim 3$ with respect to thetree-level fixed order result.

In this article we study the conditions under which holographic metallicstates display Friedel oscillations. We focus on systems where the bulk chargedensity is not hidden behind a black hole horizon. Understanding holographicFriedel oscillations gives a clean way to characterize the boundary system,complementary to probe fermion calculations. We find that fermions in a "hardwall" AdS geometry unambiguously display Friedel oscillations. However, similaroscillations are washed out for electron stars, suggesting a smeared continuumof Fermi surfaces.

We exploit offshell regions in the process $e^+e^-\rightarrow W^+W^-b\bar{b}$to gain access to the top-quark width. Working at next-to-leading order in QCDwe show that carefully selected ratios of offshell regions to onshell regionsin the reconstructed top and antitop invariant mass spectra are,\emph{independently} of the coupling $g_{tbW}$, sensitive to the top-quarkwidth. We explore this approach for different centre of mass energies andinitial-state beam polarisations at $e^+e^-$ colliders and briefly comment onthe applicability of this method for a measurement of the top-quark width atthe LHC.

Neutrino mass generation through the Higgs mechanism not only suggests theneed to reconsider the physics of electroweak symmetry breaking from a newperspective, but also provides a new theoretically consistent andexperimentally viable paradigm. We illustrate this by describing the mainfeatures of the electroweak symmetry breaking sector of the simplest type-IIseesaw model with spontaneous breaking of lepton number. After reviewing therelevant "theoretical" and astrophysical restrictions on the Higgs sector, weperform an analysis of the sensitivities of Higgs boson searches at the ongoingATLAS and CMS experiments at the LHC, including not only the new contributionsto the decay channels present in the Standard Model (SM) but also genuinelynon-SM Higgs boson decays, such as "invisible" Higgs boson decays to majorons.We find sensitivities that are likely to be reached at the upcoming Run of theexperiments.

We present a three-loop O(g^6) calculation of the difference between theexpectation values of Wilson loops evaluated in N=4 and superconformal N=2supersymmetric Yang-Mills theory with gauge group SU(N) using dimensionalreduction. We find a massive reduction of required Feynman diagrams, leavingonly certain two-matter-loop corrections to the gauge field and associatedscalar propagator. This "diagrammatic difference" leaves a finite resultproportional to the bare propagators and allows the recovery of the zeta(3)term coming from the matrix model for the 1/2 BPS circular Wilson loop in theN=2 theory. The result is valid also for closed Wilson loops of general shape.Comments are made concerning light-like polygons and supersymmetric loops inthe plane and on S^2.

General relativity can be unambiguously formulated with Lorentz, de Sitterand anti-de Sitter tangent groups, which determine the fermionicrepresentations. We show that besides of the Lorentz group only anti-de Sittertangent group is consistent with all physical requirements.

Recently we showed how a non-local Nambu-Jona-Lasinio model comes out fromQCD in the low-energy limit. In this way, it is possible to fix all the freeparameters of the model with physical ones. We use this approach to derive alocal limit to the Nambu-Jona-Lasinio model with the parameters those obtainedfrom QCD in order to fix the physical parameters of $\rho$ condensation. $\rho$condensation is a consequence of the highly non-trivial behavior of the QCDvacuum in presence a very strong magnetic field giving rising tosuperconductive behavior in quark matter. Determination of the properparameters for this state can be an important helpful guide to identify itexperimentally.

We provide dramatic evidence that `Mellin space' is the natural home forcorrelation functions in CFTs with weakly coupled bulk duals. In Mellin space,CFT correlators have poles corresponding to an OPE decomposition into `left'and `right' sub-correlators, in direct analogy with the factorization channelsof scattering amplitudes. In the regime where these correlators can be computedby tree level Witten diagrams in AdS, we derive an explicit formula for theresidues of Mellin amplitudes at the corresponding factorization poles, and weuse the conformal Casimir to show that these amplitudes obey algebraic finitedifference equations. By analyzing the recursive structure of our factorizationformula we obtain simple diagrammatic rules for the construction of Mellinamplitudes corresponding to tree-level Witten diagrams in any bulk scalartheory. We prove the diagrammatic rules using our finite difference equations.Finally, we show that our factorization formula and our diagrammatic rulesmorph into the flat space S-Matrix of the bulk theory, reproducing the usualFeynman rules, when we take the flat space limit of AdS/CFT. Throughout weemphasize a deep analogy with the properties of flat space scatteringamplitudes in momentum space, which suggests that the Mellin amplitude mayprovide a holographic definition of the flat space S-Matrix.