This document proposes a collection of simplified models relevant to the design of new-physics searches at the LHC and the characterization of their results. Both ATLAS and CMS have already presented some results in terms of simplified models, and we encourage them to continue and expand this effort, which supplements both signature-based results and benchmark model interpretations. A simplified model is defined by an effective Lagrangian describing the interactions of a small number of new particles. Simplified models can equally well be described by a small number of masses and cross-sections. These parameters are directly related to collider physics observables, making simplified models a particularly effective framework for evaluating searches and a useful starting point for characterizing positive signals of new physics. This document serves as an official summary of the results from the "Topologies for Early LHC Searches" workshop, held at SLAC in September of 2010, the purpose of which was to develop a set of representative models that can be used to cover all relevant phase space in experimental searches. Particular emphasis is placed on searches relevant for the first ~50-500 pb-1 of data and those motivated by supersymmetric models. This note largely summarizes material posted at http://lhcnewphysics.org/, which includes simplified model definitions, Monte Carlo material, and supporting contacts within the theory community. We also comment on future developments that may be useful as more data is gathered and analyzed by the experiments.

The inclusive cross-section for the associated production of a $W$ boson andtop quark is measured using data from proton-proton collisions at$\sqrt{s}={13}$ TeV. The dataset corresponds to an integrated luminosity of 3.2fb$^{-1}$, and was collected in 2015 by the ATLAS detector at the Large HadronCollider at CERN. Events are selected requiring two opposite sign isolatedleptons and at least one jet; they are separated into signal and controlregions based on their jet multiplicity and the number of jets that areidentified as containing $b$ hadrons. The $Wt$ signal is then separated fromthe $t\bar{t}$ background using boosted decision tree discriminants in tworegions. The cross-section is extracted by fitting templates to the datadistributions, and is measured to be $94 \pm 10$ (stat.)$^{+28}_{-22}$ (syst.)$\pm 2$ (lumi.) pb. The measurement is in agreement with the Standard Modelprediction of $\sigma_{\mathrm{theory}} = 71.7 \pm 1.8\,(\mathrm{scale})\,\pm3.4\,(\mathrm{PDF})\,\mathrm{pb}$.

We conjecture a formula for the Schur index of four-dimensional$\mathcal{N}=2$ theories coupled to $(2,2)$ surface defects in terms of the$2d$-$4d$ BPS spectrum in the Coulomb phase of the theory. The key ingredientin our conjecture is a refined $2d$-$4d$ wall-crossing invariant, which we alsoformulate. Our result intertwines recent conjectures expressing thefour-dimensional Schur index in terms of infrared BPS particles, with theCecotti-Vafa formula for limits of the elliptic genus in terms oftwo-dimensional BPS solitons. We extend our discussion to framed $2d$-$4d$ BPSstates, and use this to demonstrate a general relationship between surfacedefect indices and line defect indices. We illustrate our results in theexample of $SU(2)$ super Yang-Mills coupled to the $\mathbb{CP}^1$ sigma modeldefect.

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 numerically calculate entanglement entropy and mutual information for amassive free scalar field on commutative (ordinary) and noncommutative (fuzzy)spheres. We regularize the theory on the commutative geometry by discretizingthe polar coordinate, whereas the theory on the noncommutative geometrynaturally posseses a finite and adjustable number of degrees of freedom. Ourresults show that the UV-divergent part of the entanglement entropy on a fuzzysphere does not follow an area law, while the entanglement entropy on acommutative sphere does. Nonetheless, we find that mutual information (which isUV-finite) is the same in both theories. This suggests that nonlocality atshort distances does not affect quantum correlations over large distances in afree field theory.

In Two-Higgs-Doublet models, the conditions for CP violation can be expressedin terms of invariants under U(2) rotations among the two SU(2) Higgs doubletfields. In order to design a strategy for measuring the invariants we expressthem in terms of observables, i.e., masses and couplings of scalar bosons. Wefind amplitudes directly sensitive to the invariants. Observation of theStandard-Model-like Higgs boson at the LHC severely constrains the models. Inparticular, in the model with Z_2 symmetry imposed on dimension-4 terms (inorder to eliminate tree-level flavour-changing neutral currents), CP violationis strongly suppressed. On the other hand, the most general Two-Higgs-Doubletmodel (without Z_2 symmetry) would still allow for CP violation to be presentin the model, without being in conflict with the LHC data. Consequently, alsoflavour-changing neutral currents would in general be expected. We brieflysketch a strategy for measuring the remaining CP violation.

We study gauge and gravity backreaction in a holographic model of quantumquench across a superfluid critical transition. The model involves a complexscalar field coupled to a gauge and gravity field in the bulk. In earlier work(arXiv:1211.1776) the scalar field had a strong self-coupling, in which casethe backreaction on both the metric and the gauge field can be ignored. In thisapproximation, it was shown that when a time dependent source for the orderparameter drives the system across the critical point at a rate slow comparedto the initial gap, the dynamics in the critical region is dominated by a zeromode of the bulk scalar, leading to a Kibble-Zurek type scaling function. Weshow that this mechanism for emergence of scaling behavior continues to holdwithout any self-coupling in the presence of backreaction of gauge field andgravity. Even though there are no zero modes for the metric and the gaugefield, the scalar dynamics induces adiabaticity breakdown leading to scaling.This yields scaling behavior for the time dependence of the charge density andenergy momentum tensor.

We study the general effects of anomalous U(1)_A gauge symmetry on softsupersymmetry (SUSY) breaking terms in large volume scenario, where the MSSMsector is localized on a small cycle whose volume is stabilized by the D-termpotential of the U(1)_A. Since it obtains SUSY breaking mass regardless of thedetailed form of K\"ahler potential, the U(1)_A vector superfield acts as amessenger mediating the SUSY breaking in the moduli sector to the MSSM sector.Then, through the loops of U(1)_A vector superfield, there arise soft masses ofthe order of m_{3/2}^2/8\pi^2 for scalar mass squares, m_{3/2}/(8\pi^2)^2 forgaugino masses, and m_{3/2}/8\pi^2 for A-paramteres. In addition, the massiveU(1)_A vector superfield can have non-zero F and D-components through themoduli mixing in the K\"ahler potential, and this can result in larger softmasses depending upon the details of the moduli mixing. For instance, in thepresence of one-loop induced moduli mixing between the visible sector modulusand the large volume modulus, the U(1)_A D-term provides soft scalar masssquares of the order of m_{3/2}^2. However, if the visible sector modulus ismixed only with small cycle moduli, its effect on soft terms depends on how tostabilize the small cycle moduli.

The notion of a Killing tensor is generalised to a superspace setting.Conserved quantities associated with these are defined for superparticles andPoisson brackets are used to define a supersymmetric version of theSchouten-Nijenhuis bracket. Superconformal Killing tensors in flat superspacesare studied for spacetime dimensions 3,4,5,6 and 10. These tensors are alsopresented in analytic superspaces and super-twistor spaces for 3,4 and 6dimensions. Algebraic structures associated with superconformal Killing tensorsare also briefly discussed