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 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.

We show that multidimensional Zeno effect combined with non-holonomic controlallows to efficiently protect quantum systems from decoherence by a methodsimilar to classical coding. Contrary to the conventional approach, our methodis applicable to arbitrary error-inducing Hamiltonians and general quantumsystems. We also propose algorithms of finding encoding that approaches theHamming upper bound along with methods of practical realizations of theencodings. Two new codes protecting 2 information qubits out of 7 and 4information qubits out of 9 against a single error with arbitrarily smallprobability of failure are constructed as an example.

As a most natural realization of the Next-to Minimal Supersymmetry StandardModel (NMSSM), {\lambda}-SUSY is parameterized by a large {\lambda} around oneand a low tan$\beta$ below 10. In this work, we first scan the parameter spaceof {\lambda}-SUSY by considering various experimental constraints, includingthe limitation from the Higgs data updated by the ATLAS and CMS collaborationsin the summer of 2014, then we study the properties of the Higgs bosons. We gettwo characteristic features of {\lambda}-SUSY in experimentally allowedparameter space. One is the triple self coupling of the SM-like Higgs boson mayget enhanced by a factor over 10 in comparison with its SM prediction. Theother is the pair production of the SM-like Higgs boson at the LHC may be twoorders larger than its SM prediction. All these features seems to beunachievable in the Minimal Supersymmetric Standard Model and in the NMSSM witha low {\lambda}. Moreover, we also find that naturalness plays an importantrole in selecting the parameter space of {\lambda}-SUSY, and that the Higgs$\chi^2$ obtained with the latest data is usually significantly smaller thanbefore due to the more consistency of the two collaboration measurements.

Configurations of multiple concentric black rings play an important role indetermining the pattern of branchings, connections and mergers betweendifferent phases of higher-dimensional black holes. We examine them using bothapproximate and (in five dimensions) exact methods. By identifying the role ofthe different scales in the system, we argue that it is possible to havemultiple black ring configurations in which all the rings have equaltemperature and angular velocity. This allows us to correct and improve in asimple, natural manner, an earlier proposal for the phase diagram ofsingly-rotating black holes in $D\geq 6$.

We study rational remainders associated with gluon amplitudes in gaugetheories coupled to matter in arbitrary representations. We find that theseterms depend on only a small number of invariants of the matter-representationcalled indices. In particular, rational remainders can depend on the second andfourth order indices only. Using this, we find an infinite class ofnon-supersymmetric theories in which rational remainders vanish for gluonamplitudes. This class includes all the "next-to-simplest" quantum fieldtheories of arXiv:0910.0930. This provides new examples of amplitudes in whichrational remainders vanish even though naive power counting would suggest theirpresence.

We show that a certain class of light-like Wilson loops exhibits a Yangiansymmetry at one loop, or equivalently, in an Abelian theory. The Wilson loopswe discuss are equivalent to one-loop MHV amplitudes in N=4 super Yang-Millstheory in a certain kinematical regime. The fact that we find a Yangiansymmetry constraining their functional form can be thought of as the effect ofthe original conformal symmetry associated to the scattering amplitudes in theN=4 theory.

We describe a physics derivation of theorems due to Dai and Freed about theAtiyah-Patodi-Singer eta-invariant which is important for anomalies andtopological phases of matter. This is done by studying a massive fermion. Thekey role is played by the wave function of the ground state in the Hilbertspace of the fermion in the large mass limit. The ground state takes values inthe determinant line bundle and has nontrivial Berry phases which characterizethe low energy topological phases.

We investigate cosmological constraints on phenomenological models withdiscrete gauge symmetries by discussing the radiation of standard modelparticles from Aharonov-Bohm strings. Using intersecting D-brane models in TypeIIA string theory, we demonstrate that Aharonov-Bohm radiation, when combinedwith cosmological observations, imposes constraints on the compactificationscales.

We investigate a strategy to search for light, nearly degenerate higgsinoswithin the natural MSSM at the LHC. We demonstrate that the higgsino mass range$\mu$ in $100-150$ GeV, which is preferred by the naturalness, can be probed at$2\sigma$ significance through the monojet search at 14 TeV HL-LHC with 3000fb$^{-1}$ luminosity. The proposed method can also probe certain region in theparameter space for the lightest neutralino with a high higgsino purity, thatcannot be reached by planned direct detection experiments at XENON-1T(2017).