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.

The effective actions describing the low-energy dynamics of QFTs involvinggravity generically exhibit causality violations. These may take the form ofsuperluminal propagation or Shapiro time advances and allow the construction of"time machines", i.e. spacetimes admitting closed non-spacelike curves. Here,we discuss critically whether such causality violations may be used as acriterion to identify unphysical effective actions or whether, and how,causality problems may be resolved by embedding the action in a fundamental, UVcomplete QFT. We study in detail the case of photon scattering in anAichelburg-Sexl gravitational shockwave background and calculate the phaseshifts in QED for all energies, demonstrating their smooth interpolation fromthe causality-violating effective action values at low-energy to theirmanifestly causal high-energy limits. At low energies, these phase shifts maybe interpreted as backwards-in-time coordinate jumps as the photon encountersthe shock wavefront, and we illustrate how the resulting causality problemsemerge and are resolved in a two-shockwave time machine scenario. Theimplications of our results for ultra-high (Planck) energy scattering, in whichgraviton exchange is modelled by the shockwave background, are highlighted.

We use one-loop Heavy Meson Chiral Perturbation Theory (HMCHPT) as well as arelativistic formulation to calculate the chiral logarithms$m^2_\pi\log{\left(m^2_\pi/\mu^2\right)}$ contributing to the formfactors ofthe semileptonic $B\rightarrow \pi$ decays at momentum transfer $q^2$ away from$q^2_\mathrm{max}=(m_B-m_\pi)^2$. We give arguments why this chiral behavior isreliable even in the energy regime with hard or fast pions. These results canbe used to extrapolate the formfactors calculated on the lattice to lower lightmeson masses.

We discuss a hidden symmetry of a two-dimensional sigma model on a squashedS^3. The SU(2) current can be improved so that it can be regarded as a flatconnection. Then we can obtain an infinite number of conserved non-localcharges and show the Yangian algebra by directly checking the Serre relation.This symmetry is also deduced from the coset structure of the squashed sphere.The same argument is applicable to the warped AdS_3 spaces via double Wickrotations.

The F-theory background of four D7 branes in a type I' orientifold wasconjectured to be described by the Seiberg-Witten curve for the superconformalSU(2) gauge theory with four flavors. This relation was explained byconsidering in this background a probe D3 brane, which supports this theorywith SU(2) realized as Sp(1). Here we explicitly compute the non-perturbativecorrections to the D7/D3 system in type I' due to D-instantons. Thiscomputation provides both the quartic effective action on the D7 branes and thequadratic effective action on the D3 brane; the latter agrees with theF-theoretic prediction. The action obtained in this way is related to the onederived from the usual instanton calculus \`a la Nekrasov (or from its AGTrealization in terms of Liouville conformal blocks) by means of anon-perturbative redefinition of the coupling constant. We also point out anintriguing relation between the four-dimensional theory on the probe D3 brane,which has a SO(8) flavor symmetry, and the eight-dimensional dynamics on the D7branes. On the latter, SO(8) represents a gauge group and the flavor massescorrespond to the vacuum expectation values of an adjoint scalar field m: whatwe find is that the exact effective coupling in four dimensions is obtainedfrom its perturbative part by taking into account in its mass dependence thefull quantum dynamics of the field m in eight dimensions.

We study the phase structure and equilibrium state space geometry ofR-charged black holes in $D = 5$, 4 and 7 and the corresponding rotating $D3$,$M2$ and $M5$ branes. For various charge configurations of the compact blackholes in the canonical ensemble we demonstrate new liquid-gas like phasecoexistence behaviour culminating in second order critical points. The criticalexponents turn out to be the same as that of four dimensional asymptoticallyAdS black holes in Einstein Maxwell theory. We further establish that theregions of stability for R-charged black holes are, in some cases, moreconstrained than is currently believed, due to properties of some of theresponse coefficients. The equilibrium state space scalar curvature iscalculated for various charge configurations, both for the case of compact aswell as flat horizons and its asymptotic behaviour with temperature isestablished.

In this work we investigate medium modifications to the interference patternbetween initial and final state radiation. We compute single gluon productionoff a highly energetic parton that undergoes a hard scattering and subsequentlycrosses a dense QCD medium of finite size. We extend our previous studiesobtained at first order in opacity by providing general results for multiplesoft scatterings and their specific formulation within the harmonic oscillatorapproximation. We show that there is a gradual onset of decoherence between theinitial and final state radiation due to multiple scatterings, that opens thephase space for large angle emissions. By examining the multiplicity ofproduced gluons, we observe a potentially large double logarithmic enhancementfor dense media and small opening angles. This result points to a possiblemodification of the evolution equations due to a QCD medium of finite size. Webriefly comment on the phenomenological consequences of this setup inhigh-energy nuclear collisions.

The results of searches for new physics in events with two same-sign isolatedleptons, hadronic jets, and missing transverse energy in the final state arepresented. The searches use an integrated luminosity of 35 inverse picobarns ofpp collision data at a centre-of-mass energy of 7 TeV collected by the CMSexperiment at the LHC. The observed numbers of events agree with the standardmodel predictions, and no evidence for new physics is found. To facilitate theinterpretation of our data in a broader range of new physics scenarios,information on our event selection, detector response, and efficiencies isprovided.

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.

The decay of the Z' boson into supersymmetric particles is studied. Weinvestigate how these supersymmetric modes affect the current limits from theTevatron and project the expected sensitivities at the LHC. Employing threerepresentative supersymmetric Z' models, namely, E_6, U(1)_{B-L}, and thesequential model, we show that the current limits of the Z' mass from theTevatron could be reduced substantially due to the weakening of the branchingratio into leptonic pairs. The mass reach for the E_6 Z' bosons is about1.3-1.5 TeV at the LHC-7 (1 fb^{-1}), about 2.5 - 2.6 TeV at the LHC-10 (10fb^{-1}), and about 4.2 - 4.3 TeV at the LHC-14 (100 fb^{-1}). A similar massreach for the U(1)_{B-L} Z' is also obtained. We also examine the potential ofidentifying various supersymmetric decay modes of the Z' boson because it mayplay a crucial role in the detailed dynamics of supersymmetry breaking.