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.

Many four-dimensional supersymmetric compactifications of F-theory containgauge groups that cannot be spontaneously broken through geometricdeformations. These "non-Higgsable clusters" include realizations of $SU(3)$,$SU(2)$, and $SU(3) \times SU(2)$, but no $SU(n)$ gauge groups or factors with$n> 3$. We study possible realizations of the standard model in F-theory thatutilize non-Higgsable clusters containing $SU(3)$ factors and show that thereare three distinct possibilities. In one, fields with the non-abelian gaugecharges of the standard model matter fields are localized at a single locuswhere non-perturbative $SU(3)$ and $SU(2)$ seven-branes intersect; cancellationof gauge anomalies implies that the simplest four-dimensional chiral$SU(3)\times SU(2)\times U(1)$ model that may arise in this context exhibitsstandard model families. We identify specific geometries that realizenon-Higgsable $SU(3)$ and $SU(3) \times SU(2)$ sectors. This kind of scenarioprovides a natural mechanism that could explain the existence of an unbrokenQCD sector, or more generally the appearance of light particles and symmetriesat low energy scales.

We analytically calculate properties of a strongly coupled stripedsuperconductor, with the charge density wave sourced by a modulated chemicalpotential, in the large modulation wavenumber Q limit. In the absence of ahomogeneous term in the chemical potential, we show that the criticaltemperature scales as a negative power of Q for scaling dimensions \Delta <3/2, whereas for \Delta > 3/2, there is no phase transition above a certaincritical value of Q. The condensate is found to scale as a positive power of Qsuch that the gap is proportional to Q. We discuss how these results change ifa homogeneous term is added to the chemical potential. We compare our analyticresults with numerical calculations whenever the latter are available and findgood agreement.

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.

The identification of jets containing $b$ hadrons is important for thephysics programme of the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider. Severalalgorithms to identify jets containing $b$ hadrons are described, ranging fromthose based on the reconstruction of an inclusive secondary vertex or thepresence of tracks with large impact parameters to combined tagging algorithmsmaking use of multi-variate discriminants. An independent $b$-tagging algorithmbased on the reconstruction of muons inside jets as well as the $b$-taggingalgorithm used in the online trigger are also presented.The $b$-jet taggingefficiency, the $c$-jet tagging efficiency and the mistag rate for lightflavour jets in data have been measured with a number of complementary methods.The calibration results are presented as scale factors defined as the ratio ofthe efficiency (or mistag rate) in data to that in simulation. In the case of$b$ jets, where more than one calibration method exists, the results from thevarious analyses have been combined taking into account the statisticalcorrelation as well as the correlation of the sources of systematicuncertainty.

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.

We use the framework of effective field theories to discuss the determinationof the S-wave \pi N scattering lengths from the recent high-precisionmeasurements of pionic deuterium observables. The theoretical analysis proceedsin several steps. Initially, the precise value of the pion-deuteron scatteringlength a_{\pi d} is extracted from the data. Next, a_{\pi d} is related to theS-wave \pi N scattering lengths a_+ and a_-. We discuss the use of thisinformation for constraining the values of these scattering lengths in the fullanalysis, which also includes the input from the pionic hydrogen energy shiftand width measurements, and throughly investigate the accuracy limits for thisprocedure. In this paper, we also give a detailed comparison to other effectivefield theory approaches, as well as with the earlier work on the subject,carried out within the potential model and multiple scattering framework.

Gluon-induced processes such as Higgs production typically exhibit largeperturbative corrections. These partially arise from large virtual correctionsto the gluon form factor, which at timelike momentum transfer contains Sudakovlogarithms evaluated at negative arguments $\ln^2(-1) = -\pi^2$. It has beenobserved that resumming these terms in the timelike form factor leads to a muchimproved perturbative convergence for the total cross section. We discuss howto consistently incorporate the resummed form factor into the perturbativepredictions for generic cross sections differential in the Born kinematics,including in particular the Higgs rapidity spectrum. We verify that this indeedimproves the perturbative convergence, leading to smaller and more reliableperturbative uncertainties, and that this is not affected by cancellationsbetween resummed and unresummed contributions. Combining both fixed-order andresummation uncertainties, the perturbative uncertainty for the total crosssection at N$^3$LO$+$N$^3$LL$^\prime_\varphi$ is about a factor of two smallerthan at N$^3$LO. The perturbative uncertainty of the rapidity spectrum atNNLO$+$NNLL$^\prime_\varphi$ is similarly reduced compared to NNLO. We alsostudy the analogous resummation for quark-induced processes, namely Higgsproduction through bottom quark annihilation and the Drell-Yan rapidityspectrum. For the former the resummation leads to a small improvement, whilefor the latter it confirms the already small uncertainties of the fixed-orderpredictions.

We propose a model of the Kondo effect based on the Anti-de Sitter/ConformalField Theory (AdS/CFT) correspondence, also known as holography. The Kondoeffect is the screening of a magnetic impurity coupled anti-ferromagneticallyto a bath of conduction electrons at low temperatures. In a (1+1)-dimensionalCFT description, the Kondo effect is a renormalization group flow triggered bya marginally relevant (0+1)-dimensional operator between two fixed points withthe same Kac-Moody current algebra. In the large-N limit, with spin SU(N) andcharge U(1) symmetries, the Kondo effect appears as a (0+1)-dimensionalsecond-order mean-field transition in which the U(1) charge symmetry isspontaneously broken. Our holographic model, which combines the CFT and large-Ndescriptions, is a Chern-Simons gauge field in (2+1)-dimensional AdS space,AdS3, dual to the Kac-Moody current, coupled to a holographic superconductoralong an AdS2 subspace. Our model exhibits several characteristic features ofthe Kondo effect, including a dynamically generated scale, a resistivity withpower-law behavior in temperature at low temperatures, and a spectral flowproducing a phase shift. Our holographic Kondo model may be useful for studyingmany open problems involving impurities, including for example the Kondolattice problem.

We study a recently discovered family of 1/8-BPS supersymmetric Wilson loopsin N=4 super Yang-Mills theory and their string theory duals. The operators aredefined for arbitrary contours on a two-sphere in space-time, and they wereconjectured to be captured perturbatively by 2d bosonic Yang-Mills theory. Inthe AdS dual, they are described by pseudo-holomorphic string surfaces livingon a certain submanifold of AdS_5 x S^5. We show that the regularized area ofthese string surfaces is invariant under area preserving diffeomorphisms of theboundary loop, in agreement with the conjecture. Further, we find a connectionbetween the pseudo-holomorphicity equations and an auxiliary sigma-model onS^3, which may help to construct new 1/8-BPS string solutions. We also showthat the conjectured relation to 2d Yang-Mills implies that a connectedcorrelator of two Wilson loops is computed by a Hermitian Gaussian two-matrixmodel. On the AdS dual side, we argue that the connected correlator isdescribed by two disconnected disks interacting through the exchange ofsupergravity modes, and we show that this agrees with the strong couplingplanar limit of the two-matrix model.