We present a large class of new backgrounds that are solutions of type IIBsupergravity with a warped AdS${}_5$ factor, non-trivial axion-dilaton,$B$-field and three-form Ramond-Ramond flux but yet have no five-form flux. Weobtain these solutions and many of their variations by judiciously applyingnon-Abelian and Abelian T-dualities, as well as coordinate shifts toAdS${}_5\times X_5$ IIB supergravity solutions with $X_5=S^5, T^{1,1},Y^{p,q}$. We address a number of issues pertaining to charge quantization inthe context of non-Abelian T-duality. We comment on some properties of theexpected dual super conformal field theories by studying their CFT centralcharge holographically. We also use the structure of the supergravity Pagecharges, central charges and some probe branes to infer aspects of the dualsuper conformal field theories.

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.

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.

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.

The production of \chib1P mesons in $pp$ collisions at a centre-of-massenergy of $7\tev$ is studied using $32\invpb$ of data collected with the \lhcbdetector. The $\chib1P$ mesons are reconstructed in the decay mode $\chib1P \to\Y1S\g \to \mumu\g$. The fraction of \Y1S originating from \chib1P decays inthe \Y1S transverse momentum range $6 < \pt^{\Y1S} < 15\gevc$ and rapidityrange $2.0 < y^{\Y1S} < 4.5$ is measured to be $(20.7\pm 5.7\pm2.1^{+2.7}_{-5.4})%$, where the first uncertainty is statistical, the second issystematic and the last gives the range of the result due to the unknown \Y1Sand \chib1P polarizations.

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.

Quantum mechanical models with extended supersymmetry find interestingapplications in worldline approaches to relativistic field theories. In thispaper we consider one-dimensional nonlinear sigma models with O(N) extendedsupersymmetry on the worldline, which are used in the study of higher spinfields on curved backgrounds. We calculate the transition amplitude foreuclidean times (i.e. the heat kernel) in a perturbative expansion, using bothcanonical methods and path integrals. The latter are constructed using threedifferent regularization schemes, and the corresponding counterterms thatensure scheme independence are explicitly identified.

We study effective quiver gauge theories arising from a stack of D3-branes oncertain Calabi-Yau singularities. Our point of view is a first principleapproach via open topological string theory. This means that we construct thenatural A-infinity-structure of open string amplitudes in the associatedD-brane category. Then we show that it precisely reproduces the results of themethod of brane tilings, without having to resort to any effective field theorycomputations. In particular, we prove a general and simple formula foreffective superpotentials.

We conjecture a precise relationship between the Schur limit of thesuperconformal index of four-dimensional $\mathcal{N}=2$ field theories, whichcounts local operators, and the spectrum of BPS particles on the Coulombbranch. We verify this conjecture for the special case of free field theories,$\mathcal{N}=2$ QED, and $SU(2)$ gauge theory coupled to fundamental matter.Assuming the validity of our proposal, we compute the Schur index of allArgyres-Douglas theories. Our answers match expectations from the connection ofSchur operators with two-dimensional chiral algebras. Based on our results wepropose that the chiral algebra of the generalized Argyres-Douglas theory$(A_{k-1},A_{N-1})$ with $k$ and $N$ coprime, is the vacuum sector of the$(k,k+N)$ $W_{k}$ minimal model, and that the Schur index is the associatedvacuum character.