We study stress tensor correlation functions in four-dimensional conformalfield theories with large $N$ and a sparse spectrum. Theories in this class areexpected to have local holographic duals, so effective field theory in anti-deSitter suggests that the stress tensor sector should exhibit universal,gravity-like behavior. At the linearized level, the hallmark of locality in theemergent geometry is that stress tensor three-point functions $\langleTTT\rangle$, normally specified by three constants, should approach a universalstructure controlled by a single parameter as the gap to higher spin operatorsis increased. We demonstrate this phenomenon by a direct CFT calculation.Stress tensor exchange, by itself, violates causality and unitarity unless thethree-point functions are carefully tuned, and the unique consistent choiceexactly matches the prediction of Einstein gravity. Under some assumptionsabout the other potential contributions, we conclude that this structure isuniversal, and in particular, that the anomaly coefficients satisfy $a\approxc$ as conjectured by Camanho et al. The argument is based on causality of afour-point function, with kinematics designed to probe bulk locality, andinvokes the chaos bound of Maldacena, Shenker, and Stanford.

We show that multidimensional Zeno effect combined with non-holonomic controlallows to efficiently protect quantum systems from decoherence by a methodsimilar to classical coding. Contrary to the conventional approach, our methodis applicable to arbitrary error-inducing Hamiltonians and general quantumsystems. We also propose algorithms of finding encoding that approaches theHamming upper bound along with methods of practical realizations of theencodings. Two new codes protecting 2 information qubits out of 7 and 4information qubits out of 9 against a single error with arbitrarily smallprobability of failure are constructed as an example.

The Surface Detector array of the Pierre Auger Observatory can detectneutrinos with energy between 10^17 eV and 10^20 eV from point-like sourcesacross the sky south of +55 deg and north of -65 deg declinations. A search hasbeen performed for highly inclined extensive air showers produced by theinteraction of neutrinos of all flavours in the atmosphere (downward-goingneutrinos), and by the decay of tau leptons originating from tau neutrinosinteractions in the Earth's crust (Earth-skimming neutrinos). No candidateneutrinos have been found in data up to 2010 May 31. This corresponds to anequivalent exposure of ~3.5 years of a full surface detector array for theEarth-skimming channel and ~2 years for the downward-going channel. An improvedupper limit on the diffuse flux of tau neutrinos has been derived. Upper limitson the neutrino flux from point-like sources have been derived as a function ofthe source declination. Assuming a differential neutrino flux k_PS E^-2 from apoint-like source, 90% C.L. upper limits for k_PS at the level of ~5 x 10^-7and 2.5 x 10^-6 GeV cm^-2 s^-1 have been obtained over a broad range ofdeclinations from the searches of Earth-skimming and downward-going neutrinos,respectively.

Observations of cosmic ray arrival directions made with the Pierre AugerObservatory have previously provided evidence of anisotropy at the 99% CL usingthe correlation of ultra high energy cosmic rays (UHECRs) with objects drawnfrom the Veron-Cetty Veron catalog. In this paper we report on the use of threecatalog independent methods to search for anisotropy. The 2pt-L, 2pt+ and 3ptmethods, each giving a different measure of self-clustering in arrivaldirections, were tested on mock cosmic ray data sets to study the impacts ofsample size and magnetic smearing on their results, accounting for both angularand energy resolutions. If the sources of UHECRs follow the same large scalestructure as ordinary galaxies in the local Universe and if UHECRs aredeflected no more than a few degrees, a study of mock maps suggests that thesethree methods can efficiently respond to the resulting anisotropy with aP-value = 1.0% or smaller with data sets as few as 100 events. Using data takenfrom January 1, 2004 to July 31, 2010 we examined the 20, 30,..., 110 highestenergy events with a corresponding minimum energy threshold of about 49.3 EeV.The minimum P-values found were 13.5% using the 2pt-L method, 1.0% using the2pt+ method and 1.1% using the 3pt method for the highest 100 energy events. Inview of the multiple (correlated) scans performed on the data set, thesecatalog-independent methods do not yield strong evidence of anisotropy in thehighest energy cosmic rays.

A systematic approach to Liouville integrable defects is proposed, based onan underlying Poisson algebraic structure. The non-linear Schrodinger model inthe presence of a single particle-like defect is investigated through thisalgebraic approach. Local integrals of motions are constructed as well as thetime components of the corresponding Lax pairs. Continuity conditions imposedupon the time components of the Lax pair to all orders give rise to sewingconditions, which turn out to be compatible with the hierarchy of charges ininvolution. Coincidence of our results with the continuum limit of the discreteexpressions obtained in earlier works further confirms our approach.

A double-trace deformation is the simplest perturbation of a conformal fieldtheory that has a gravity dual. In this paper we review the existing resultsfor the case in which the deformation is composed from a scalar operator, andextend them to the case of a spinor operator. In particular we check thevalidity of the c-conjecture along the RG flow induced by the deformation,using both Cardy's c-function and the recent proposal by Myers and Sinha of ac-function from entanglement entropy.

Configurations of multiple concentric black rings play an important role indetermining the pattern of branchings, connections and mergers betweendifferent phases of higher-dimensional black holes. We examine them using bothapproximate and (in five dimensions) exact methods. By identifying the role ofthe different scales in the system, we argue that it is possible to havemultiple black ring configurations in which all the rings have equaltemperature and angular velocity. This allows us to correct and improve in asimple, natural manner, an earlier proposal for the phase diagram ofsingly-rotating black holes in $D\geq 6$.

We study rational remainders associated with gluon amplitudes in gaugetheories coupled to matter in arbitrary representations. We find that theseterms depend on only a small number of invariants of the matter-representationcalled indices. In particular, rational remainders can depend on the second andfourth order indices only. Using this, we find an infinite class ofnon-supersymmetric theories in which rational remainders vanish for gluonamplitudes. This class includes all the "next-to-simplest" quantum fieldtheories of arXiv:0910.0930. This provides new examples of amplitudes in whichrational remainders vanish even though naive power counting would suggest theirpresence.

We study three types of the old-minimal higher-derivative supergravitytheories extending the $f(R)$ gravity, towards their use for the inflationarymodel building in supergravity, by using both superfields and their fieldcomponents. In the curved superspace all those theories are described in termsof a single chiral scalar curvature superfeld $\mathcal{R}$. Each of thosetheories can be dualized into a matter-coupled supergravity without higherderivatives. The first type is parametrized by a single non-holomorphicpotential $N(\mathcal{R},\bar{\mathcal{R}})$, and gives rise to the dualmatter-coupled supergravities with two dynamical chiral matter superfieldshaving a no-scale K\"ahler potential. We find that a generic potential$N(\mathcal{R},\bar{\mathcal{R}})$ generates both the $(R+R^2)$ gravity and thenon-minimal coupling of the propagating complex scalar field to the $R$, neededfor the Starobinsky and Higgs inflation, respectively. We find the generalconditions for the Starobinsky inflation and compute the inflaton mass. Thesecond type is given by the chiral supergravity actions whose superfieldLagrangian $F(\mathcal{R},\Sigma({\bar{\mathcal R}}))$ also depends upon thechiral projection $\Sigma$ of the anti-chiral superfield ${\bar{\mathcal R}}$.We find that the actions of the second type always give rise to ghosts. We alsorevisit the $F(\mathcal{R})$ supergravity actions of the third type (withoutthe $\Sigma$-dependence) with the reduced number of the extra physical degreesof freedom, comprising a single chiral matter superfeld with a no-scaleK\"ahler potential. We confirm that the pure $F(\mathcal{R})$ supergravity isinsufficient for realization of the Starobinsky inflation, though by the reasondifferent from those proposed in the recent literature.

WIMP dark matter and gauge coupling unification are considered in an R-parityviolating MSSM with vector-like matter. Dark matter is contained in anadditional vector-like SU(2)$_L$ doublet which possesses a new U(1) gaugesymmetry. The Higgs fields are extended to be in a ${\bf 5\oplus \bar{5}}$representation of SU(5). The stability of dark matter is a result of gaugesymmetries, and the mass of the dark matter particle is between (1.1-1.5) TeV.Dark matter has a very small cross section with nucleis, thus the model isconsistent with current dark matter direct detection experiments such asXenon100. The model also predicts new charged and colored particles to beobserved at LHC.