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.

We study signatures of R-parity violation in the production of supersymmetricparticles at the LHC, and the subsequent decay of the lightest neutralino beingthe end product of a supersymmetric cascade decay. In doing so, we payparticular attention to the possible flavour structure of the operators, andhow one may discriminate between different possibilities. A neutralino LSPwould couple to all quarks and leptons and a comparative study of its decaysprovides an optimal channel for the simultaneous study of all 45 R-violatingoperators. By studying the expected signals from all these operators, wedemonstrate the ability to understand whether more than one coupling dominates,and to map the experimental signatures to operator hierarchies that can then becompared against theoretical models of flavour. Detailed comparisons withbackgrounds, including those from MSSM cascade decays are made, using thePYTHIA event simulator.

We use techniques from soft-collinear effective theory (SCET) to deriverenormalization-group improved predictions for single-particle inclusive (1PI)observables in top-quark pair production at hadron colliders. In particular, westudy the top-quark transverse-momentum and rapidity distributions, theforward-backward asymmetry at the Tevatron, and the total cross section atNLO+NNLL order in resummed perturbation theory and at approximate NNLO in fixedorder. We also perform a detailed analysis of power corrections to the leadingterms in the threshold expansion of the partonic hard-scattering kernels. Weconclude that, although the threshold expansion in 1PI kinematics issusceptible to numerically significant power corrections, its predictions forthe total cross section are in good agreement with those obtained byintegrating the top-pair invariant-mass distribution in pair invariant-masskinematics, as long as a certain set of subleading terms appearing naturallywithin the SCET formalism is included.

We study the semiclassical holographic correspondence between 2d CFT n-pointconformal blocks and massive particle configurations in the asymptotically AdS3space. On the boundary we use the heavy-light approximation in which case twoof primary operators are the background for the other (n-2) operatorsconsidered as fluctuations. In the bulk the particle dynamics can be reduced tothe hyperbolic time slice. Although lacking exact solutions we neverthelessshow that for any n the classical n-point conformal block is equal to thelength of the dual geodesic network connecting n-3 cubic vertices of worldlinesegments. To this end, both the bulk and boundary systems are reformulated aspotential vector fields. Gradients of the conformal block and geodesic lengthare given respectively by accessory parameters of the monodromy problem andparticle momenta of the on-shell worldline action represented as a function ofinsertion points. We show that the accessory parameters and particle momentaare constrained by two different algebraic equation systems which neverthelesshave the same roots thereby guaranteeing the correspondence.

We perform a joint analysis of the prediction of composite Higgs models forthe discrepancies of the forward-backward asymmetries of top and bottom quarksat Tevatron and LEP+SLC, respectively. We build a two sector model which can bethought as an effective low energy description of 5D warped models and choosethe quantum numbers of the fermionic resonances to protect the Z-couplings ofthe partially composite Standard Model light quarks. We analyze the crosssection, forward-backward asymmetry and invariant mass distribution of the topanti-top production at Tevatron, as well as the bottom forward-backwardasymmetry and the Z-branching fraction into b-quarks at LEP and SLC, for thetwo sector model. In the region of the parameter space that naturally leads tothe Standard Model spectrum and solves the bottom anomaly, the model improvesthe top forward-backward asymmetry, giving a prediction of up to 10%, andpredicts a small decrease of the $t \bar t$ cross section. It also predictsnon-universal corrections of the Z-couplings to the light quarks of order0.001.

The two-loop QCD corrections to vector boson pair production at hadroncolliders involve a new class of Feynman integrals: two-loop four-pointfunctions with two off-shell external legs. We describe their reduction to asmall set of master integrals by solving linear relations among them. We thenuse differential equations in the external invariants to compute all masterintegrals that are relevant to planar Feynman amplitudes. Our results areexpressed analytically in terms of generalised harmonic polylogarithms. Thecalculation relies heavily on techniques that exploit the algebraic structureof these functions, which we describe in detail.

We study a large class of BPS surface defects in 4d N=2 gauge theories. Theyare defined by coupling a 2d N=(2,2) gauged linear sigma model to the 4d bulkdegrees of freedom. Our main result is an efficient computation of theeffective twisted superpotential for all these models in terms of a basicobject closely related to the resolvent of the 4d gauge theory, which encodesthe curve describing the 4d low energy dynamics. We reproduce and extend theresults of brane constructions and compute the effective twisted superpotentialfor general monodromy surface defects. We encounter novel, puzzling fieldtheory phenomena in the low energy dynamics of the simplest surface defects andwe propose some local models to explain them. We also study in some detail thebehavior of surface defects near monopole points of the bulk theory's Coulombbranch. Finally, we explore the effect on the defect of breaking the bulksupersymmetry from N=2 to N=1 and show that certain quantities are independentof this breaking.

We present an exhaustive, constructive, classification of the Calabi-Yaufour-folds which can be described as complete intersections in products ofprojective spaces. A comprehensive list of 921,497 configuration matrices whichrepresent all topologically distinct types of complete intersection Calabi-Yaufour-folds is provided and can be downloaded athttp://www-thphys.physics.ox.ac.uk/projects/CalabiYau/Cicy4folds/index.html .The manifolds have non-negative Euler characteristics in the range 0 - 2610.This data set will be of use in a wide range of physical and mathematicalapplications. Nearly all of these four-folds are elliptically fibered and arethus of interest for F-theory model building.

After reviewing the algebraic structures that underlie the geometries of N=2Maxwell-Einstein supergravity theories (MESGT) in five and four dimensions withsymmetric scalar manifolds, we give a unified realization of their threedimensional U-duality groups as spectrum generating quasiconformal groups. Theyare F_{4(4)}, E_{6(2)}, E_{7(-5)}, E_{8(-24)} and SO(n+2,4). Our formulation iscovariant with respect to U-duality symmetry groups of corresponding fivedimensional supergravity theories, which are SL(3,R), SL(3,C), SU*(6), E_{6(6)}and SO(n-1,1)X SO(1,1), respectively. We determine the spherical vectors ofquasiconformal realizations of all these groups twisted by a unitary character.We also give their quadratic Casimir operators and determine their values. Ourwork lays the algebraic groundwork for constructing the unitary representationsof these groups induced by their geometric quasiconformal actions, whichinclude the quaternionic discrete series. For rank 2 cases, SU(2,1) andG_{2(2)}, corresponding to simple N=2 supergravity in four and five dimensions,this program was carried out in arXiv:0707.1669. We also discuss thecorresponding algebraic structures underlying symmetries of matter coupled N=4and N>4 supergravity theories. They lead to quasiconformal realizations ofsplit real forms of U-duality groups as a straightforward extension of thequaternionic real forms.

In arXiv:1705.10172 it was proposed that string theory replaces Schwarzschildblack holes with horizonless thin shells with an AdS interior. In this paper weextend the analysis to slowly rotating black holes, solving theIsrael-Lanczos-Sen junction conditions for a rotating shell composed of stringymatter to determine the metric. Outside of the shell we find a vacuum solutionthat differs from Kerr with a 32% larger quadrupole moment. We discuss theobservational consequences and explore the possibility to distinguish between ablack shell and a black hole. Promising methods include imaging of the blackhole at the center of the Milky Way using the Event Horizon Telescope,precision measurements of stars in close orbits around the central black hole,and future observations of colliding super massive black holes using the spacebased gravitational wave observatory LISA.