We outline the construction of metastable de Sitter vacua of type IIB string theory. Our starting point is highly warped IIB compactifications with nontrivial NS and RR three-form fluxes. By incorporating known corrections to the superpotential from Euclidean D-brane instantons or gaugino condensation, one can make models with all moduli fixed, yielding a supersymmetric AdS vacuum. Inclusion of a small number of $\overline{\mathrm{D}3}$-branes in the resulting warped geometry allows one to uplift the AdS minimum and make it a metastable de Sitter ground state. The lifetime of our metastable de Sitter vacua is much greater than the cosmological time scale of ${10}^{10}\mathrm{yr}.$ We also prove, under certain conditions, that the lifetime of dS space in string theory will always be shorter than the recurrence time.

Warped compactifications with significant warping provide one of the few known mechanisms for naturally generating large hierarchies of physical scales. We demonstrate that this mechanism is realizable in string theory, and give examples involving orientifold compactifications of type-IIB string theory and F-theory compactifications on Calabi-Yau fourfolds. In each case, the hierarchy of scales is fixed by a choice of Ramond-Ramond and Neveu-Schwarz fluxes in the compact manifold. Our solutions involve compactifications of the Klebanov-Strassler gravity dual to a confining $\mathcal{N}=1$ supersymmetric gauge theory, and the hierarchy reflects the small scale of chiral symmetry breaking in the dual gauge theory.

We search for N = 2, d = 4 theories which can be realized both as heterotic string compactifications on K3 × T2 and as type II string compactifications on Calabi-Yau threefolds. In such cases, the exact non-perturbative superpotential of one string theory is given in terms of tree level computations in the other string theory. In particular we find concrete examples which provide the stringy realization of the results of Seiberg and Witten on N = 2 Yang-Mills theory, corrected by gravitational/ stringy effects. We also discuss some examples which shed light on how the moduli spaces of different N = 2 heterotic vacua are connected.

We demonstrate that flux compactifications of type IIA string theory can classically stabilize all geometric moduli. For a particular orientifold background, we explicitly construct an infinite family of supersymmetric vacua with all moduli stabilized at arbitrarily large volume, weak coupling, and small negative cosmological constant. We obtain these solutions from both ten-dimensional and four-dimensional perspectives. For more general backgrounds, we study the equations for supersymmetric vacua coming from the effective superpotential and show that all geometric moduli can be stabilized by fluxes. We comment on the resulting picture of statistics on the landscape of vacua.

A bstract We analyze various aspects of the recently proposed holographic theories with general dynamical critical exponent z and hyperscaling violation exponent θ . We first find the basic constraints on z , θ from the gravity side, and compute the stress-energy tensor expectation values and scalar two-point functions. Massive correlators exhibit a nontrivial exponential behavior at long distances, controlled by θ . At short distance, the two-point functions become power-law, with a universal form for θ > 0. Next, the calculation of the holographic entanglement entropy reveals the existence of novel phases which violate the area law. The entropy in these phases has a behavior that interpolates between that of a Fermi surface and that exhibited by systems with extensive entanglement entropy. Finally, we describe microscopic embeddings of some θ ≠ 0 metrics into full string theory models — these metrics characterize large regions of the parameter space of Dp-brane metrics for p ≠ 3. For instance, the theory of N D2-branes in IIA super gravity has z = 1 and θ = −1/3 over a wide range of scales, at large g s N .

We study charged dilaton black branes in $AdS_4$. Our system involves a dilaton $\phi$ coupled to a Maxwell field $F_{\mu\nu}$ with dilaton-dependent gauge coupling, ${1\over g^2} = f^2(\phi)$. First, we find the solutions for extremal and near extremal branes through a combination of analytical and numerical techniques. The near horizon geometries in the simplest cases, where $f(\phi) = e^{\alpha\phi}$, are Lifshitz-like, with a dynamical exponent $z$ determined by $\alpha$. The black hole thermodynamics varies in an interesting way with $\alpha$, but in all cases the entropy is vanishing and the specific heat is positive for the near extremal solutions. We then compute conductivity in these backgrounds. We find that somewhat surprisingly, the AC conductivity vanishes like $\omega^2$ at T=0 independent of $\alpha$. We also explore the charged black brane physics of several other classes of gauge-coupling functions $f(\phi)$. In addition to possible applications in AdS/CMT, the extremal black branes are of interest from the point of view of the attractor mechanism. The near horizon geometries for these branes are universal, independent of the asymptotic values of the moduli, and describe generic classes of endpoints for attractor flows which are different from $AdS_2\times R^2$.

We summarize the utility of precise cosmic microwave background (CMB) polarization measurements as probes of the physics of inflation. We focus on the prospects for using CMB measurements to differentiate various inflationary mechanisms. In particular, a detection of primordial B‐mode polarization would demonstrate that inflation occurred at a very high energy scale, and that the inflaton traversed a super‐Planckian distance in field space. We explain how such a detection or constraint would illuminate aspects of physics at the Planck scale. Moreover, CMB measurements can constrain the scale‐dependence and non‐Gaussianity of the primordial fluctuations and limit the possibility of a significant isocurvature contribution. Each such limit provides crucial information on the underlying inflationary dynamics. Finally, we quantify these considerations by presenting forecasts for the sensitivities of a future satellite experiment to the inflationary parameters.