We investigate radiation-reaction effects for a charged scalar particleaccelerated by an external potential realized as a space-dependent mass term inquantum electrodynamics. In particular, we calculate the position shift of thefinal-state wave packet of the charged particle due to radiation at lowestorder in the fine structure constant alpha and in the small h-barapproximation. We show that it disagrees with the result obtained using theLorentz-Dirac formula for the radiation-reaction force, and that it agrees withthe classical theory if one assumes that the particle loses its energy toradiation at each moment of time according to the Larmor formula in the staticframe of the potential. However, the discrepancy is much smaller than theCompton wavelength of the particle. We also point out that the electromagneticcorrection to the potential has no classical limit. (Correction. Surface termswere erroneously discarded to arrive at Eq. (59). By correcting this error wefind that the position shift according to the Lorentz-Dirac theory obtainedfrom Eq. (12) is reproduced by quantum field theory in the hbar -> 0 limit. Wealso find that the small V(z) approximation is unnecessary for this agreement.See Sec. VII.)

We define the entropy S and uncertainty function of a squeezed systeminteracting with a thermal bath, and study how they change in time by followingthe evolution of the reduced density matrix in the influence functionalformalism. As examples, we calculate the entropy of two exactly solvablesqueezed systems: an inverted harmonic oscillator and a scalar field modeevolving in an inflationary universe. For the inverted oscillator with weakcoupling to the bath, at both high and low temperatures, $S\to r $, where r isthe squeeze parameter. In the de Sitter case, at high temperatures, $S\to(1-c)r$ where $c = \gamma_0/H$, $\gamma_0$ being the coupling to the bath and Hthe Hubble constant. These three cases confirm previous results based on moread hoc prescriptions for calculating entropy. But at low temperatures, the deSitter entropy $S\to (1/2-c)r$ is noticeably different. This result, obtainedfrom a more rigorous approach, shows that factors usually ignored by theconventional approaches, i.e., the nature of the environment and the couplingstrength betwen the system and the environment, are important.

We study two models of ringlike polyions which are two-dimensional versionsof simple models for colloidal particles (model A) and for rodlike segments ofDNA (model B), both in solution with counterions. The counterions maycondensate on Z sites of the polyions, and we suppose the number of condensedcounterions on each polyion n to be fixed. The exact free energy of a pair ofpolyions is calculated for not too large values of Z, and for both models wefind that attractive forces appear between the rings even when the condensedcounterions do not neutralize the total charge of the polyions. This force isdue to correlations between the condensed counterions and in general becomessmaller as the temperature is increased. For model A a divergent force mayappear as the separation between the rings vanishes, and this makes ananalytical study possible for this model and for vanishing separation, showinga universal behavior in this limit. Attractive forces are found for model A ifthe valence of the counterions is larger than one. For model B, no suchdivergences are present, and attractive forces are found for a finite range ofvalues of the couterion valence, which depends of Z, n, and the temperature.

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.

As originally described by Rubakov, particles are produced during thetunneling of a metastable quantum field. We propose to extend his formalism tocompute the backreaction of these particles on the semiclassical decayprobability of the field. The idea is to integrate out the external bath ofparticles by computing the reduced density matrix of the system. Following thisapproach, we derive an explicit correction factor in the specific case ofscalar particle production in flat spacetime. In this given framework, weconclude that the backreaction is ultraviolet finite and enhances the decayrate. Moreover, in the weak production limit, the backreaction factor isdirectly given by one half of the total number of created particles. In orderto estimate the importance of this correction, we apply our formalism to a toymodel potential which allows us to consider both the decay of a homogeneousbounce and the nucleation of a thin-wall bubble. In the former case, the impactof the created particles is parameter dependent and we exhibit a reasonablechoice of variables for which ones the backreaction is significant. In thelatter case, we conclude that the backreaction is always negligible.

We obtain a holographical description of a superconductor by using the d=2case of the AdS_{d+1}/CFT_d correspondence. The gravity system is a(2+1)-dimensional AdS black hole coupled to a Maxwell field and charged scalar.The dual (1+1)-dimensional superconductor will be strongly correlated. Thecharacteristic exponents for vector perturbations at the boundary degenerate,which implies that d=2 is a critical dimension and the Green's function needsto be regularized. In the normal phase, the current-current correlationfunction and the conductivity can be analytically solved at zero chemicalpotential. The dc conductivity can be analytically solved at finite chemicalpotential. When we add a scalar hair to the black hole, a charged condensatehappens at low temperatures. We compare our results with higher-dimensionalcases.

Results are presented from a search for third-generation leptoquarks andscalar bottom quarks in a sample of proton-proton collisions at sqrt(s) = 7 TeVcollected by the CMS experiment at the LHC, corresponding to an integratedluminosity of 4.7 inverse femtobarns. A scenario where the new particles arepair produced and each decays to a b quark plus a tau neutrino or neutralino isconsidered. The number of observed events is found to be in agreement with thestandard model prediction. Upper limits are set at 95% confidence level on theproduction cross sections. Leptoquarks with masses below about 450 GeV areexcluded. Upper limits in the mass plane of the scalar quark and neutralino areset such that scalar bottom quark masses up to 410 GeV are excluded forneutralino masses of 50 GeV.

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.

Many extensions of the Standard Model predict the existence of ALPs, whichare very light spin-zero bosons with a two-photon coupling. Photon-ALPoscillations occur in the presence of an external magnetic field, and ALPs canlead to observable effects on the measured photon spectrum of astrophysicalsources. An intriguing situation arises when blazars are observed with theCherenkov Telescopes H.E.S.S., MAGIC, CANGAROO III and VERITAS. Theextragalactic background light (EBL) produced by galaxies during cosmicevolution gives rise to a source dimming which becomes important in the VHEband. This dimming can be considerably reduced by photon-ALP oscillations inthe large-scale magnetic fields, and the resulting blazar spectra become harderthan expected. We find that for ALPs lighter than 5 x 10^{-10} eV the photonsurvival probability is larger than predicted by conventional physics above afew hundred GeV. This is a clear-cut prediction which can be tested with theplanned Cherenkov Telescope Array and HAWC. Moreover, we offer a newinterpretation of the VHE blazars detected so far, according to which the largespread in the values of the observed spectral index is mainly due to the widespread in the source distances rather than to large variations of theirinternal physical properties.