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 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.

Driven by the landscape of garden-variety condensed matter systems, we haveinvestigated how the dual spectral function behaves at the non-relativistic aswell as relativistic fermionic fixed point by considering the probe Diracfermion in an extremal charged dilatonic black hole with zero entropy. Althoughthe pattern for both of the appearance of flat band and emergence of Fermisurface is qualitatively similar to that given by the probe fermion in theextremal Reissner-Nordstrom AdS black hole, we find a distinctly different lowenergy behavior around the Fermi surface, which can be traced back to thedifferent near horizon geometry. In particular, with the peculiar near horizongeometry of our extremal charged dilatonic black hole, the low energy behaviorexhibits the universal linear dispersion relation and scaling property, wherethe former indicates that the dual liquid is a Fermi one while the latterimplies that the dual liquid is not exactly of Landau Fermi type.

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 present an efficient way to calculate the effect of soft QCD radiation atone loop, which is needed for predictions at next-to-next-to-leadinglogarithmic accuracy. We use rapidity coordinates and isolate the divergencesin the integrand. By performing manipulations with cumulative variables, weavoid complications from plus distributions. We address rapidity divergences,divergences with an azimuthal dependence, complicated jet boundaries andmulti-differential measurements. The process and measurements can be easilyadjusted, as we demonstrate by reproducing many existing soft functions. Theresults for a general LHC process with multiple Wilson lines are obtained bytreating Wilson lines that are not back-to-back using a boost. We also obtain,for the first time, the N-jettiness soft function for generic jet angularities,and the collinear-soft function for the measurement of two angularities.

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.

We describe off-shell $\mathcal{N}=1$ M-theory compactifications down to fourdimensions in terms of eight-dimensional manifolds equipped with a topological$Spin(7)$-structure. Motivated by the exceptionally generalized geometryformulation of M-theory compactifications, we consider an eight-dimensionalmanifold $\mathcal{M}_{8}$ equipped with a particular set of tensors$\mathfrak{S}$ that allow to naturally embed in $\mathcal{M}_{8}$ a family of$G_{2}$-structure seven-dimensional manifolds as the leaves of acodimension-one foliation. Under a different set of assumptions, $\mathfrak{S}$allows to make $\mathcal{M}_{8}$ into a principal $S^{1}$ bundle, which isequipped with a topological $Spin(7)$-structure if the base is equipped with atopological $G_{2}$-structure. We also show that $\mathfrak{S}$ can benaturally used to describe regular as well as a singular elliptic fibrations on$\mathcal{M}_{8}$, which may be relevant for F-theory applications, and proveseveral mathematical results concerning the relation between topological$G_{2}$-structures in seven dimensions and topological $Spin(7)$-structures ineight dimensions.

Recently hints of lepton flavor non-universality emerged in the BaBar andLHCb experiments. In this paper we propose tests of lepton universality in$\nu_{\tau}$ scattering. To parametrize the new physics we adopt an effectiveLagrangian approach and consider the neutrino deep inelastic scatteringprocesses $\nu_{\tau}+ N \to \tau + X$ and $\nu_{\mu}+ N \to \mu + X$ where weassume the largest new physics effects are in the $\tau$ sector. We alsoconsider an explicit leptoquark model in our calculations. In order to makecomparison with the standard model and also in order to cancel out theuncertainties of the parton distribution functions, we consider the ratio oftotal and differential cross sections of tau-neutrino to muon-neutrinoscattering. We find new physics effects that can possibly be observed at theproposed Search for Hidden Particles (SHiP) experiment at CERN.

We show that it is possible, in opposition to a previous conjecture, toderive a Nielsen identity for the effective action in the case of thegeneralized $R_\xi $-gauge, where the gauge function explicitly depends on thegauge parameter $\xi $. Also the Nielsen identity for the effective potentialis verified to one-loop in the Abelian Higgs model and the correspondingidentity for the physical Higgs mass is derived.