We study a simple five-dimensional extension of the Standard Model,compactified on a flat line segment in which there propagate Higgs and gaugebosons of the Standard Model. We impose a Dirichlet boundary condition on theHiggs field to realize its vacuum expectation value. Since a flatNambu-Goldstone zero-mode of the bulk Higgs is eliminated by the Dirichletboundary condition, a superposition of the Higgs Kaluza-Klein modes play therole of the Nambu-Goldstone boson except at the boundaries. We discussphenomenology of our model at the LHC, namely the top Yukawa deviation and theproduction and decay of the physical Higgs field, as well as the constraintsfrom the electroweak precision measurements.

We propose a 1+1 dimensional CFT dual structure for quantum gravity andmatter on the extended 2+1 dimensional BTZ black hole, realized as a quotientof the Poincare patch of AdS$_3$. The quotient spacetime includes regionsbeyond the singularity, "whiskers", containing timelike and lightlike closedcurves, which at first sight seem unphysical. The spacetime includes the usualAdS-asymptotic boundaries outside the horizons as well as boundary componentsinside the whiskers. We show that local boundary correlators with someendpoints in the whisker regions: (i) are a protected class of amplitudes,dominated by effective field theory even when the associated Witten diagramsappear to traverse the singularity, (ii) describe well-defineddiffeomorphism-invariant quantum gravity amplitudes in BTZ, (iii) sharply probesome of the physics inside the horizon but outside the singularity, and (iv)are equivalent to correlators of specific non-local CFT operators in thestandard thermofield entangled state of two CFTs. In this sense, the whiskerregions can be considered as purely auxiliary spacetimes in which these usefulnon-local CFT correlators can be rendered as local boundary correlators, andtheir diagnostic value more readily understood. Our results follow by firstperforming a novel reanalysis of the Rindler view of standard AdS/CFT dualityon the Poincare patch of AdS, followed by exploiting the simple quotientstructure of BTZ which turns the Rindler horizon into the BTZ black holehorizon. While most of our checks are within gravitational effective fieldtheory, we arrive at a fully non-perturbative CFT proposal to probe theUV-sensitive approach to the singularity.

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 provide a complete and detailed study of the high-energy limit offour-parton scattering amplitudes in QCD, giving explicit results at two loopsand higher orders, and going beyond next-to-leading logarithmic (NLL) accuracy.Building upon recent results, we use the techniques of infrared factorizationto investigate the failure of the simplest form of Regge factorization,starting at next-to-next-to-leading logarithmic accuracy (NNLL) in ln(s/|t|).We provide detailed accounts and explicit expressions for the terms responsiblefor this breaking in the case of two-loop and three-loop quark and gluonamplitudes in QCD; in particular, we recover and explain a knownnon-logarithmic double-pole contribution at two-loops, and we compute allnon-factorizing single-logarithmic singular contributions at three loops.Conversely, we use high-energy factorization to show that the hard functions ofinfrared factorization vanish in d = 4 to all orders in the coupling, up to NLLaccuracy in ln(s/|t|). This provides clear evidence for the infrared origin ofhigh-energy logarithms. Finally, we extend earlier studies to t-channelexchanges of color representations beyond the octet, which enables us to givepredictions based on the dipole formula for single-pole NLL contributions atthree and four loops.

We relate across dimensions BPS attractors of black strings and black holesof various topology in gauged supergravities with nontrivial scalar potential.The attractors are of the form AdS$_{2, 3} \times \Sigma^{2, 3}$ in 4, 5, and 6dimensions, and can be generalized to some higher dimensional analogs. Eventhough the attractor geometries admit standard Kaluza-Klein and Scherk-Schwarzreductions, their asymptotic AdS spaces in general do not. The resulting lowerdimensional objects are black holes with runaway asymptotics in supergravitytheories with no maximally symmetric vacua. Such classes of solutions arealready known to exist in literature, and results here suggest aninterpretation in terms of their higher-dimensional origin that often has afull string theory embedding. In a particular relevant example, the relationbetween 5d Benini-Bobev black strings arXiv:1302.4451 and a class of 4dCacciatori-Klemm black holes arXiv:0911.4926 is worked out in full detail,providing a type IIB and dual field theory description of the latter solutions.As a consistency check, the Cardy formula for the field theory is shown tomatch the Bekenstein-Hawking entropy for horizon topology of any genus.

In this article we study the conditions under which holographic metallicstates display Friedel oscillations. We focus on systems where the bulk chargedensity is not hidden behind a black hole horizon. Understanding holographicFriedel oscillations gives a clean way to characterize the boundary system,complementary to probe fermion calculations. We find that fermions in a "hardwall" AdS geometry unambiguously display Friedel oscillations. However, similaroscillations are washed out for electron stars, suggesting a smeared continuumof Fermi surfaces.

A first measurement of the top quark spin asymmetry, sensitive to the topquark polarisation, in t-channel single top quark production is presented. Itis based on a sample of pp collisions at a centre-of-mass energy of 8 TeVcorresponding to an integrated luminosity of 19.7 inverse-femtobarns. Ahigh-purity sample of t-channel single top quark events with an isolated muonis selected. Signal and background components are estimated using a fit todata. A differential cross section measurement, corrected for detector effects,of an angular observable sensitive to the top quark polarisation is performed.The differential distribution is used to extract a top quark spin asymmetry of0.26 +/- 0.03 (stat) +/- 0.10 (syst), which is compatible with a p-value of4.6% with the standard model prediction of 0.44.

The Twin Higgs model provides a natural theory for the electroweak symmetrybreaking without the need of new particles carrying the standard model gaugecharges below a few TeV. In the low energy theory, the only probe comes fromthe mixing of the Higgs fields in the standard model and twin sectors. However,an ultraviolet completion is required below ~ 10 TeV to remove residuallogarithmic divergences. In non-supersymmetric completions, new exotic fermionscharged under both the standard model and twin gauge symmetries have to bepresent to accompany the top quark, thus providing a high energy probe of themodel. Some of them carry standard model color, and may therefore be copiouslyproduced at current or future hadron colliders. Once produced, these exoticquarks can decay into a top together with twin sector particles. If the twinsector particles escape the detection, we have the irreducible stop-likesignals. On the other hand, some twin sector particles may decay back into thestandard model particles with long lifetimes, giving spectacular displacedvertex signals in combination with the prompt top quarks. This happens in theFraternal Twin Higgs scenario with typical parameters, and sometimes is evennecessary for cosmological reasons. We study the potential displaced vertexsignals from the decays of the twin bottomonia, twin glueballs, and twinleptons in the Fraternal Twin Higgs scenario. Depending on the details of thetwin sector, the exotic quarks may be probed up to ~ 2.5 TeV at the LHC andbeyond 10 TeV at a future 100 TeV collider, providing a strong test of thisclass of ultraviolet completions.

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 study methods for reconstructing the momenta of invisible particles incascade decay chains at hadron colliders. We focus on scenarios, such as SUSYand UED, in which new physics particles are pair produced. Their subsequentdecays lead to two decay chains ending with neutral stable particles escapingdetection. Assuming that the masses of the decaying particles are alreadymeasured, we obtain the momenta by imposing the mass-shell constraints. Usingthis information, we develop techniques of determining spins of particles intheories beyond the standard model. Unlike the methods relying on Lorentzinvariant variables, this method can be used to determine the spin of theparticle which initiates the decay chain. We present two complementary ways ofapplying our method by using more inclusive variables relying on kinematicinformation from one decay chain, as well as constructing correlation variablesbased on the kinematics of both decay chains in the same event.