Weakly disordered bilayer quantum Hall systems at filling factor $\nu=1$ showspontaneous interlayer phase coherence if the layers are sufficiently closetogether. We study the collective modes in the system, the current-voltagecharacteristics and their evolution with an in-plane magnetic field in thephase-coherent regime.

We study the influence of mass splitting between the charged and neutralpions and kaons in the Juelich meson exchange model for $\pi\pi$ and $\pi\eta$scattering. The calculations are performed in the particle basis, which permitsthe use of physical masses for the pseudoscalar mesons and a study of thedistinct thresholds associated with the neutral and the charged kaons. Withinthis model we also investigate the isospin violation which arises from the masssplitting and an apparent violation of G-parity in $\pi\pi$ scattering whichstems from the coupling to the $K\overline{K}$ channel. Nonvanishing crosssections for $\pi\pi \rightarrow \pi^{0}\eta$ indicate a mixing of the$f_{0}(980)$ and $a_{0}(980)$ states.

An all-superconductor charge qubit enabling a radio-frequency readout of itsquantum state is described. The core element of the setup is a superconductingloop which includes the single-Cooper-pair (Bloch) transistor. This circuit hastwo functions: First, it operates as a charge qubit with magnetic control ofJosephson coupling and electrostatic control of the charge on the transistorisland. Secondly, it acts as the transducer of the rf electrometer, whichprobes the qubit state by measuring the Josephson inductance of the transistor.The evaluation of the basic parameters of this device shows its superiorityover the rf-SET-based qubit setup.

The generic embedding of the $R+R^2$ higher curvature theory into old-minimalsupergravity leads to models with rich vacuum structure in addition to itswell-known inflationary properties. When the model enjoys an exact R-symmetry,there is an inflationary phase with a single supersymmetric Minkowski vacuum.This appears to be a special case of a more generic set-up, which in principlemay include R-symmetry violating terms which are still of pure supergravityorigin. By including the latter terms, we find new supersymmetry breaking vacuacompatible with single-field inflationary trajectories. We discuss explicitlytwo such models and we illustrate how the inflaton is driven towards thesupersymmetry breaking vacuum after the inflationary phase. In these models thegravitino mass is of the same order as the inflaton mass. Therefore, purehigher curvature supergravity may not only accommodate the proper inflatonfield, but it may also provide the appropriate hidden sector for supersymmetrybreaking after inflation has ended.

We develop the phenomenology of scenarios in which a dark matter candidateinteracts with a top quark through flavour-changing couplings, employing asimplified dark matter model with an s-channel vector-like mediator. We studyin detail the top-charm flavour-changing interaction, by investigating thesingle top plus large missing energy signature at the LHC as well asconstraints from the relic density and direct and indirect dark matterdetection experiments. We present strategies to distinguish between thetop-charm and top-up flavour-changing models by taking advantage of the leptoncharge asymmetry as well as by using charm-tagging techniques on an extra jet.We also show the complementarity between the LHC and canonical dark matterexperiments in exploring the viable parameter space of the models.

Recently, a new construction for complete loop integrands of massless fieldtheories has been proposed, with on-shell tree-level amplitudes delicatelyincorporated into its algorithm. This new approach reinterprets integrands in anovel form, namely the Q-cut representation. In this paper, by derivingone-loop integrands as examples, we elaborate in details the technique of thisnew representation, e.g., the summation over all possible Q-cuts as well ashelicity states for the non-scalar internal particle in the loop. Moreover, weshow that the integrand in the Q-cut representation naturally reduces to theintegrand in the traditional unitarity cut method for each given cut channel,providing a cross-check for the new approach.

We compute three-point correlation functions in the near-extremal,near-horizon region of a Kerr black hole, and compare to the correspondingfinite-temperature conformal field theory correlators. For simplicity, we focuson scalar fields dual to operators ${\cal O}_h$ whose conformal dimensions obey$h_3=h_1+h_2$, which we name \emph{extremal} in analogy with the classic $AdS_5\times S^5$ three-point function in the literature. For such extremalcorrelators we find perfect agreement with the conformal field theory side,provided that the coupling of the cubic interaction contains a vanishingprefactor $\propto h_3-h_1-h_2$. In fact, the bulk three-point functionintegral for such extremal correlators diverges as $1/(h_3-h_1-h_2)$. Thisbehavior is analogous to what was found in the context of extremal AdS/CFTthree-point correlators. As in AdS/CFT our correlation function cannevertheless be computed via analytic continuation from the non-extremal case.

We study thermodynamic properties of dyonic black hole and its dual fieldtheory. We observe that the phase diagram of a dyonic black hole in constantelectric potential and magnetic charge ensemble is similar to that of a Van derWaals fluid with chemical potential. Phase transitions and other criticalphenomena have been studied in presence of magnetic charge and chemicalpotential. We also analyse magnetic properties of dual conformal field theoryand observe a ferromagnetic like behavior of boundary theory when the externalmagnetic field vanishes. Finally, we compute susceptibility of different phasesof boundary CFT and find that, depending on the strength of the externalmagnetic field and temperature, these phases are either paramagnetic ordiamagnetic.

We analyze the semileptonic $B\to K_2^*(1430)l^+l^-$ transition in universalextra dimension model. In particular, we present the sensitivity of relatedobservables such as branching ratio, polarization distribution andforward-backward asymmetry to the compactification factor (1/R) of extradimension. The obtained results from extra dimension model show overall aconsiderable deviation from the standard model predictions for small values ofthe compactification factor. This can be considered as an indication forexistence of extra dimensions.

We present the full numerical solution for the 15-dimensional space oflinearized deformations of the Klebanov-Strassler background which preserve theSU(2) X SU(2) X Z_2 symmetries. We identify within this space the solutioncorresponding to anti-D3 branes, (modulo the presence of a certain subleadingsingularity in the infrared). All the 15 integration constants of this solutionare fixed in terms of the number of anti-D3 branes, and the solution differs inthe UV from the supersymmetric solution into which it is supposed to decay by amode corresponding to a rescaling of the field theory coordinates. Decidingwhether two solutions that differ in the UV by a rescaling mode are dual to thesame theory is involved even for supersymmetric Klebanov-Strassler solutions,and we explain in detail some of the subtleties associated to this.