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.

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.

The 2011 dataset of the CMS experiment, consisting of an integratedluminosity of 4.98 inverse femtobarns of pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV,enables expanded searches for direct electroweak pair production of charginosand neutralinos in supersymmetric models as well as their analogs in othermodels of new physics. Searches sensitive to such processes, with decays tofinal states that contain two or more leptons, are presented. Final states withthree leptons, with a same-sign lepton pair, and with an opposite-sign leptonpair in conjunction with two jets, are examined. No excesses above the standardmodel expectations are observed. The results are used in conjunction withprevious results on four-lepton final states to exclude a range of chargino andneutralino masses from approximately 200 to 500 GeV in the context of modelsthat assume large branching fractions of charginos and neutralinos to leptonsand vector bosons.

We consider the low-energy limit of the two-dimensional theory on k M2-branessuspended between a straight M5-brane and a curved M5-brane. We argue that itis described by an N=(2,2) supersymmetric gauge theory with no matter fieldsbut with a non-trivial twisted superpotential, and also by an N=(2,2)supersymmetric Landau-Ginzburg model, such that the (twisted) superpotentialsare determined by the shape of the M5-branes. We find particular cases realizeKazama-Suzuki models. Evidence is provided by the study of ground states,chiral rings, BPS spectra and S^2 partition functions of the systems.

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 study the cusped Wilson line operators and Bremsstrahlung functionsassociated to particles transforming in the rank-$k$ symmetric representationof the gauge group $U(N)$ for ${\cal N} = 4$ super Yang-Mills. We find theholographic D3-brane description for Wilson loops with internal cusps in twodifferent limits: small cusp angle and $k\sqrt{\lambda}\gg N$. This allows fora non-trivial check of a conjectured relation between the Bremsstrahlungfunction and the expectation value of the 1/2 BPS circular loop in the case ofa representation other than the fundamental. Moreover, we observe that in thelimit of $k\gg N$, the cusped Wilson line expectation value is simply given bythe exponential of the 1-loop diagram. Using group theory arguments, thiseikonal exponentiation is conjectured to take place for all Wilson loopoperators in symmetric representations with large $k$, independently of thecontour on which they are supported.

We establish a correspondence between an infinite set of special solutions ofthe (classical) modified sinh-Gordon equation and a set of stationary states inthe finite-volume Hilbert space of the integrable 2D QFT invented by V.A.Fateev. The modified sinh-Gordon equation arise in this case as azero-curvature condition for a class of multivalued connections of thepunctured Riemann sphere, similarly to Hitchin's self-duality equations. Theproposed correspondence between the classical and quantum integrable systemsprovides a powerful tool for deriving functional and integral equations whichdetermine the full spectrum of local integrals of motion for massive QFT in afinite volume. Potential applications of our results to the problem ofnon-perturbative quantization of classically integrable non-linear sigma modelsare briefly discussed.

We consider thermal production mechanisms of self-interacting dark matter inmodels with gauged $Z_3$ symmetry. A complex scalar dark matter is stabilizedby the $Z_3$, that is the remnant of a local dark $U(1)_d$. Light dark matterwith large self-interaction can be produced from thermal freeze-out in thepresence of SM-annihilation, SIMP and/or forbidden channels. We show that darkphoton and/or dark Higgs should be relatively light for unitarity and thenassist the thermal freeze-out. We identify the constraints on the parameterspace of dark matter self-interaction and mass in cases that one or some of thechannels are important in determining the relic density.

We generalize Regge theory to correlation functions in conformal fieldtheories. This is done by exploring the analogy between Mellin amplitudes inAdS/CFT and S-matrix elements. In the process, we develop the conformal partialwave expansion in Mellin space, elucidating the analytic structure of thepartial amplitudes. We apply the new formalism to the case of four pointcorrelation functions between protected scalar operators in N=4 Super YangMills, in cases where the Regge limit is controlled by the leading twistoperators associated to the pomeron-graviton Regge trajectory. At weakcoupling, we are able to predict to arbitrary high order in the 't Hooftcoupling the behaviour near J=1 of the OPE coefficients C_{OOJ} between theexternal scalars and the spin J leading twist operators. At strong coupling, weuse recent results for the anomalous dimension of the leading twist operatorsto improve current knowledge of the AdS graviton Regge trajectory - inparticular, determining the next and next to next leading order corrections tothe intercept. Finally, by taking the flat space limit and considering theVirasoro-Shapiro S-matrix element, we compute the strong coupling limit of theOPE coefficient C_{LLJ} between two Lagrangians and the leading twist operatorsof spin J.

We present analytical expressions for the 31 five-particle phase-space masterintegrals in massless QCD as an $\epsilon$-series with coefficients beingmultiple zeta values of weight up to 12. In addition, we provide computer codefor the Monte-Carlo integration in higher dimensions, based on the RAMBOalgorithm, that has been used to numerically cross-check the obtained resultsin 4, 6, and 8 dimensions.