We present an undated comprehensive analysis for the simplest dark mattermodel in which a real singlet scalar with a $Z_2$ symmetry is introduced toextend the standard model. According to the observed dark matter abundance, wepredict the dark matter direct and indirect detection cross sections for thewhole parameter space. The Breit-Wigner resonance effect has been considered tocalculate the thermally averaged annihilation cross section. It is found thatthree regions can be excluded by the current direct and indirect dark mattersearch experiments. In addition, we also discuss the implication of this modelfor the Higgs searches at colliders.

We perform a systematic analysis of generic string flux compactifications,making use of Exceptional Generalized Geometry (EGG) as an organizingprinciple. In particular, we establish the precise map between fluxes, gaugingsof maximal 4d supergravity and EGG, identifying the complete set of gaugingsthat admit an uplift to 10d heterotic or type IIB supegravity backgrounds. Ourresults reveal a rich structure, involving new deformations of 10d supergravitybackgrounds, such as the RR counterparts of the $\beta$-deformation. These newdeformations are expected to provide the natural extension of the$\beta$-deformation to full-fledged F-theory backgrounds. Our analysis alsoprovides some clues on the 10d origin of some of the particularly lessunderstood gaugings of 4d supergravity. Finally, we derive the explicitexpression for the effective superpotential in arbitrary N = 1 heterotic ortype IIB orientifold compactifications, for all the allowed fluxes.

In supersymmetric (SUSY) models with Dirac neutrino masses, a weak-scaletrilinear A-term that is not proportional to the small neutrino Yukawacouplings can induce a sizable mixing between left and right-handed sneutrinos.The lighter sneutrino mass eigenstate can hence become the lightest SUSYparticle (LSP) and a viable dark matter candidate. In particular, it can be anexcellent candidate for light dark matter with mass below ~10 GeV. Such a lightmixed sneutrino LSP has a dramatic effect on SUSY signatures at the LHC, ascharginos decay dominantly into the light sneutrino plus a charged lepton, andneutralinos decay invisibly to a neutrino plus a sneutrino. We perform adetailed study of the LHC potential to resolve the light sneutrino dark matterscenario by means of three representative benchmark points with differentgluino and squark mass hierarchies. We study in particular the determination ofthe LSP (sneutrino) mass from cascade decays involving charginos, using the mT2variable. Moreover, we address measurements of additional invisible sparticles,in our case the lightest neutralino, and the question of discrimination againstthe MSSM.

We explore unification and natural supersymmetry in a five dimensionalextension of the standard model in which the extra dimension may be large, ofthe order of 1-10 TeV. Power law running generates a TeV scale A_ term allowingfor the observed 125 GeV Higgs and allowing for stop masses below 2 TeV,compatible with a natural SUSY spectrum. We supply the full one-loop RGEs forvarious models and use metastability to give a prediction that the gluino massshould be lighter than 3.5 TeV for A_t <= 2.5 TeV, for such a compactificationscale, with brane localised 3rd generation matter. We discuss why models inwhich the 1st and 2nd generation of matter fields are located in the bulk arelikely to be ruled out. We also look at electroweak symmetry breaking in thesemodels.

We reconsider gravitational corrections to vacuum decay, confirming andsimplifying earlier results and extending them by allowing for a non-minimalcoupling of the Higgs to gravity. We find that leading-order gravitationalcorrections suppress the vacuum decay rate. Furthermore, we compute minorcorrections to thermal vacuum decay in the SM by adding one-loop contributionsto the Higgs kinetic term, two-loop contributions to the Higgs potential andallowing for time-dependent bounces.

We study leptons in holographic composite Higgs models, namely in modelspossibly admitting a weakly coupled description in terms of five-dimensional(5D) theories. We introduce two scenarios leading to Majorana or Diracneutrinos, based on the non-abelian discrete group $S_4\times \Z_3$ which isresponsible for nearly tri-bimaximal lepton mixing. The smallness of neutrinomasses is naturally explained and normal/inverted mass ordering can beaccommodated. We analyze two specific 5D gauge-Higgs unification models inwarped space as concrete examples of our framework. Both models pass thecurrent bounds on Lepton Flavour Violation (LFV) processes. We pay specialattention to the effect of so called boundary kinetic terms that are thedominant source of LFV. The model with Majorana neutrinos is compatible with aKaluza-Klein vector mass scale $m_{KK}\gtrsim 3.5$ TeV, which is roughly thelowest scale allowed by electroweak considerations. The model with Diracneutrinos, although not considerably constrained by LFV processes and data onlepton mixing, suffers from a too large deviation of the neutrino coupling tothe $Z$ boson from its Standard Model value, pushing $m_{KK}\gtrsim 10$ TeV.

In this paper we study the interplay between the recently proposed F-theoryGUTs and cosmology. Despite the fact that the parameter range for F-theory GUTmodels is very narrow, we find that F-theory GUTs beautifully satisfy mostcosmological constraints without any further restrictions. The viability of thescenario hinges on the interplay between various components of the axionsupermultiplet, which in F-theory GUTs is also responsible for breakingsupersymmetry. In these models, the gravitino is the LSP and develops a mass byeating the axino mode. The radial component of the axion supermultiplet knownas the saxion typically begins to oscillate in the early Universe, eventuallycoming to dominate the energy density. Its decay reheats the Universe to atemperature of ~ 1 GeV, igniting BBN and diluting all thermal relics such asthe gravitino by a factor of ~ 10^(-4) - 10^(-5) such that gravitinoscontribute a sizable component of the dark matter. In certain cases,non-thermally produced relics such as the axion, or gravitinos generated fromthe decay of the saxion can also contribute to the abundance of dark matter.Remarkably enough, this cosmological scenario turns out to be independent ofthe initial reheating temperature of the Universe. This is due to the fact thatthe initial oscillation temperature of the saxion coincides with the freeze outtemperature for gravitinos in F-theory GUTs. We also find that saxion dilutionis compatible with generating the desired baryon asymmetry from standardleptogenesis. Finally, the gravitino mass range in F-theory GUTs is 10-100 MeV,which interestingly coincides with the window of values required for the decayof the NLSP to solve the problem of Li(7) over-production.

We present quantum theory of a membrane propagating in the vicinity of a timedependent orbifold singularity. The dynamics of a membrane, with the parametersspace topology of a torus, winding uniformly around compact dimension of theembedding spacetime is mathematically equivalent to the dynamics of a closedstring in a flat FRW spacetime. The construction of the physical Hilbert spaceof a membrane makes use of the kernel space of self-adjoint constraintoperators. It is a subspace of the representation space of the constraintsalgebra. There exist non-trivial quantum states of a membrane evolving acrossthe singularity.

The observable epsilon_K is sensitive to flavor violation at some of thehighest scales. While its experimental uncertainty is at the half percentlevel, the theoretical one is in the ballpark of 15%. We explore the nontrivialdependence of the theory prediction and uncertainty on various conventions,like the phase of the kaon fields. In particular, we show how such a rephasingallows to make the short-distance contribution of the box diagram with twocharm quarks, eta_cc, purely real. Our results allow to slightly reduce thetotal theoretical uncertainty of epsilon_K, while increasing the relativeimpact of the imaginary part of the long distance contribution, underlining theneed to compute it reliably. We also give updated bounds on the new physicsoperators that contribute to epsilon_K.

We study meson decays using instanton methods in two string models. The firstmodel is the old string model in flat space which combines strings and massiveparticles and the second is the holographic, Sakai-Sugimoto model. Using thethe old string model, we reproduce the QCD formula for the probability ofsplitting of the QCD flux tube derived by Casher-Neuberger-Nussinov (CNN). Inthe holographic model we construct a string worldsheet instanton whichinterpolates between a single and double string configuration, which determinesthe decay from one to two dual mesonic particles. The resulting probability formeson decay incorporates both the effects of finite meson size as well asback-reaction of the produced quarks on the QCD flux tube. In the limit of verylarge strings the probability for a split reduces to the CNN formula. Abyproduct of our analysis is the analysis of the moduli space of a genericdouble concentric Wilson loop with circles which are separated in theholographic direction of the confining background.