We study a simple five-dimensional extension of the Standard Model,compactified on a flat line segment in which there propagate Higgs and gaugebosons of the Standard Model. We impose a Dirichlet boundary condition on theHiggs field to realize its vacuum expectation value. Since a flatNambu-Goldstone zero-mode of the bulk Higgs is eliminated by the Dirichletboundary condition, a superposition of the Higgs Kaluza-Klein modes play therole of the Nambu-Goldstone boson except at the boundaries. We discussphenomenology of our model at the LHC, namely the top Yukawa deviation and theproduction and decay of the physical Higgs field, as well as the constraintsfrom the electroweak precision measurements.

We present a new construction of four dimensional $\mathcal N=3$ theories,given by M5 branes wrapping a $T^2$ in an M-theory U-fold background. Theresulting setup generalizes the one used in the usual class $\mathcal S$construction of four dimensional theories by using an extra discrete symmetryon the M5 worldvolume. Together with the M-theory U-fold description of $(0,2)$$E$-type six-dimensional SCFTs, this allows to construct new, exceptional,$\mathcal N=3$ theories.

A search for dark matter and unparticle production at the LHC has beenperformed using events containing two charged leptons (electrons or muons),consistent with the decay of a Z boson, and large missing transverse momentum.This study is based on data collected with the CMS detector in 2015,corresponding to an integrated luminosity of 2.3 inverse femtobarns ofproton-proton collisions at the LHC, at a center-of-mass energy of 13 TeV. Noexcess over the standard model expectation is observed. Compared to previoussearches in this topology, which exclusively relied on effective fieldtheories, the results are interpreted in terms of a simplified model of darkmatter production for both vector and axial vector couplings between a mediatorand dark matter particles. The first study of this class of models using CMSdata at sqrt(s) = 13 TeV is presented. Additionally, effective field theoriesof dark matter and unparticle production are used to interpret the data.

The Nambu-Goldstone (NG) bosons of the SYK model are described by a cosetspace Diff/$\mathbb{SL}(2,\mathbb{R})$, where Diff, or Virasoro group, is thegroup of diffeomorphisms of the time coordinate valued on the real line or acircle. It is known that the coadjoint orbit action of Diff naturally turns outto be the two-dimensional quantum gravity action of Polyakov withoutcosmological constant, in a certain gauge, in an asymptotically flat spacetime.Motivated by this observation, we explore Polyakov action with cosmologicalconstant and boundary terms, and study the possibility of such atwo-dimensional quantum gravity model being the AdS dual to the low energy (NG)sector of the SYK model. We find strong evidences for this duality: (a) thebulk action admits an exact family of asymptotically AdS$_2$ spacetimes,parameterized by Diff/$\mathbb{SL}(2,\mathbb{R})$, in addition to a fixedconformal factor of a simple functional form; (b) the bulk path integralreduces to a path integral over Diff/$\mathbb{SL}(2,\mathbb{R})$ with aSchwarzian action; (c) the low temperature free energy qualitatively agreeswith that of the SYK model. We show, up to quadratic order, how to couple aninfinite series of bulk scalars to the Polyakov model and show that itreproduces the coupling of the higher modes of the SYK model with the NGbosons.

We compute quasinormal modes (QNMs) of the metric and gauge fieldperturbations about black branes electrically and magnetically charged in theEinstein-Maxwell-Chern-Simons theory. By the gauge/gravity correspondence, thistheory is dual to a particular class of field theories with a chiral anomaly,in a thermal charged plasma state subjected to a constant external magneticfield, $B$. The QNMs are dual to the poles of the two-point functions of theenergy-momentum and axial current operators, and they encode information aboutthe dissipation and transport of charges in the plasma. Complementary to thegravity calculation, we work out the hydrodynamic description of the dual fieldtheory in the presence of a chiral anomaly, and a constant external $B$. Wefind good agreement with the weak field hydrodynamics, which can extend beyondthe weak $B$ regime into intermediate regimes. Furthermore, we provide resultsthat can be tested against thermodynamics and hydrodynamics in the strong $B$regime. We find QNMs exhibiting Landau level behavior, which become long-livedat large $B$ if the anomaly coefficient exceeds a critical magnitude. Chiraltransport is analyzed beyond the hydrodynamic approximation for the five(formerly) hydrodynamic modes, including a chiral magnetic wave.

Non-Abelian vortices arise when a non-Abelian global symmetry is exact in theground state but spontaneously broken in the vicinity of their cores. In thiscase, there appear (non-Abelian) Nambu-Goldstone (NG) modes confined andpropagating along the vortex. In relativistic theories, theColeman-Mermin-Wagner theorem forbids the existence of a spontaneous symmetrybreaking, or a long-range order, in 1+1 dimensions: quantum corrections restorethe symmetry along the vortex and the NG modes acquire a mass gap. We show thatin non-relativistic theories NG modes with quadratic dispersion relationconfined on a vortex can remain gapless at quantum level. We provide a concreteand experimentally realizable example of a three-component Bose-Einsteincondensate with U(1) x U(2) symmetry. We first show, at the classical level,the existence of S^3 = S^1 |x S^2 (S^1 fibered over S^2) NG modes associated tothe breaking U(2) -> U(1) on vortices, where S^1 and S^2 correspond to type Iand II NG modes, respectively. We then show, by using a Bethe ansatz technique,that the U(1) symmetry is restored, while the SU(2) symmery remains brokennon-pertubatively at quantum level. Accordingly, the U(1) NG mode turns into ac=1 conformal field theory, the Tomonaga-Luttinger liquid, while the S^2 NGmode remains gapless, describing a ferromagnetic liquid. This allows the vortexto be genuinely non-Abelian at quantum level.

We extend the differential form representation of N = (n,n) supersymmetricquantum mechanics to the superconformal case. We identify the superalgebrasoccurring for n = 1,2,4, give necessary and sufficient conditions for theirexistence, and give explicit geometric constructions of their generators andcommutation relations. Quantum mechanics on the moduli space of instantons isconsidered as an example.

We present an inverse scattering construction in STU supergravity of thetwo-charge single-rotation JMaRT fuzzball. The key element in our constructionis the fact that with appropriate changes in the parameters, the JMaRT fuzzballcan be smoothly connected to the Myers-Perry instanton.

Composite Higgs models can trivially satisfy precision-electroweak andflavour constraints by simply having a large spontaneous symmetry breakingscale, f > 10 TeV. This produces a 'split' spectrum, where the strong sectorresonances have masses greater than 10 TeV and are separated from the pseudoNambu-Goldstone bosons, which remain near the electroweak scale. Even though atuning of order 10^{-4} is required to obtain the observed Higgs boson mass,the big hierarchy problem remains mostly solved. Intriguingly, models with afully-composite right-handed top quark also exhibit improved gauge couplingunification. By restricting ourselves to models which preserve these featureswe find that the symmetry breaking scale cannot be arbitrarily raised, leadingto an upper bound f < 100-1000 TeV. This implies that the resonances may beaccessible at future colliders, or indirectly via rare-decay experiments. Darkmatter is identified with a pseudo Nambu-Goldstone boson, and we show that thesmallest coset space containing a stable, scalar singlet and an unbroken SU(5)symmetry is SU(7) / SU(6) x U(1). The colour-triplet pseudo Nambu-Goldstoneboson also contained in this coset space is metastable due to a residualsymmetry. It can decay via a displaced vertex when produced at colliders,leading to a distinctive signal of unnaturalness.

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.