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 compute the three-point structure constants for short primary operators ofN=4 super Yang-Mills theory to leading order in the inverse coupling by mappingthe problem to a flat-space string theory calculation. We check the validity ofour procedure by comparing to known results for three chiral primaries. We thencompute the three-point functions for any combination of chiral and non-chiralprimaries, with the non-chiral primaries all dual to string states at the firstmassive level. Along the way we find many cancellations that leave us withsimple expressions, suggesting that integrability is playing an important role.

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.

We give a unified division algebraic description of (D=3, N=1,2,4,8), (D=4,N=1,2,4), (D=6, N=1,2) and (D=10, N=1) super Yang-Mills theories. A given(D=n+2, N) theory is completely specified by selecting a pair (A_n, A_{nN}) ofdivision algebras, A_n, A_{nN} = R, C, H, O, where the subscripts denote thedimension of the algebras. We present a master Lagrangian, defined overA_{nN}-valued fields, which encapsulates all cases. Each possibility isobtained from the unique (O, O) (D=10, N=1) theory by a combination ofCayley-Dickson halving, which amounts to dimensional reduction, and removingpoints, lines and quadrangles of the Fano plane, which amounts to consistenttruncation. The so-called triality algebras associated with the divisionalgebras allow for a novel formula for the overall (spacetime plus internal)symmetries of the on-shell degrees of freedom of the theories. We use imaginaryA_{nN}-valued auxiliary fields to close the non-maximal supersymmetry algebraoff-shell. The failure to close for maximally supersymmetric theories isattributed directly to the non-associativity of the octonions.

We study the spontaneous parity breaking and generating of Hall viscosity andangular momentum in holographic p+ip model, which can describe strongly-coupledchiral superfluid states in many quantum systems. The dual gravity theory, anSU(2) gauge field minimally coupled to Einstein gravity, is parity-invariantbut allows a black hole solution with vector hair corresponding to aparity-broken superfluid state. We show that this state possesses anon-vanishing parity-odd transport coefficient -- Hall viscosity -- and anangular momentum density. We first develop an analytic method to solve thismodel near the critical regime and to take back-reactions into account. Then wesolve the equation for the tensor mode fluctuations and obtain the expressionfor Hall viscosity via Kubo formula. We also show that a non-vanishing angularmomentum density can be obtained through the vector mode fluctuations and thecorresponding boundary action. We give analytic results of both Hall viscosityand angular momentum density near the critical regime in terms of physicalparameters. The near-critical behavior of Hall viscosity is different from thatobtained from a gravitational Chern-Simons model. We find that the magnitude ofHall viscosity to angular momentum density ratio is numerically consistent withbeing equal to 1/2 at large SU(2) coupling corresponding to the probe limit, inagreement with previous results obtained for various quantum fluid systems andfrom effective theory approaches. In addition, we find the shear viscosity toentropy density ratio remains above the universal bound.

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 set up the formalism of holographic renormalization for the matter-coupledtwo-dimensional maximal supergravity that captures the low-lying fluctuationsaround the non-conformal D0-brane near-horizon geometry. As an application wecompute holographically one- and two-point functions of the BFSS matrix quantummechanics and its supersymmetric $SO(3)\times SO(6)$ deformation.

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.

To generate the minimal neutrino Majorana mass matrix that has a free solarmixing angle and Delta m_sol^2 = 0 it suffices to implement an O(2) symmetry,or one of its subgroups SO(2), Z_N (N>2), or D_N (N>2). This O(2) generalizesthe hidden Z_2^s of lepton mixing and leads in addition automatically to mu-tausymmetry. Flavor-democratic perturbations, as expected e.g. from the Planckscale, then result in tri-bimaximal mixing. We present a minimal model withthree Higgs doublets implementing a type-I seesaw mechanism with a spontaneousbreakdown of the symmetry, leading to large theta_13 and small Delta m_sol^2 =0 due to the particular decomposition of the perturbations under mu-tausymmetry.

The recursive method of Berends and Giele to compute tree-level gluonamplitudes is revisited using the framework of ten-dimensional superYang-Mills. First we prove that the pure spinor formula to compute SYM treeamplitudes derived in 2010 reduces to the standard Berends-Giele formula fromthe 80s when restricted to gluon amplitudes and additionally determine thefermionic completion. Second, using BRST cohomology manipulations insuperspace, alternative representations of the component amplitudes areexplored and the Bern-Carrasco-Johansson relations among partial treeamplitudes are derived in a novel way. Finally, it is shown how thesupersymmetric components of manifestly local BCJ-satisfying tree-levelnumerators can be computed in a recursive fashion.