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.

The R*-operation by Chetyrkin, Tkachov, and Smirnov is a generalisation ofthe BPHZ R-operation, which subtracts both ultraviolet and infrared divergencesof euclidean Feynman graphs with non-exceptional external momenta. It can beused to compute the divergent parts of such Feynman graphs from products ofsimpler Feynman graphs of lower loops. In this paper we extend the R*-operationto Feynman graphs with arbitrary numerators, including tensors. We also providea novel way of defining infrared counterterms which closely resembles thedefinition of its ultraviolet counterpart. We further express both infrared andultraviolet counterterms in terms of scaleless vacuum graphs with a logarithmicdegree of divergence. By exploiting symmetries, integrand and integralrelations, which the counterterms of scaleless vacuum graphs satisfy, we canvastly reduce their number and complexity. A FORM implementation of this methodwas used to compute the five loop beta function in QCD for a general gaugegroup. To illustrate the procedure, we compute the poles in the dimensionalregulator of all top-level propagator graphs at five loops in four dimensionalphi^3 theory.

We study holographic entanglement entropy (HEE) of $m$ strips in variousholographic theories. We prove that for $m$ strips with equal lengths and equalseparations, there are only 2 bulk minimal surfaces. For backgrounds whichcontain also "disconnected" surfaces, there are only 4 bulk minimal surfaces.Depending on the length of the strips and separation between them, the HEEexhibits first order "geometric" phase transitions between bulk minimalsurfaces with different topologies. We study these different phases and displayvarious phase diagrams. For confining geometries with $m$ strips, we find newclasses of "disconnected" bulk minimal surfaces, and the resulting phasediagrams have a rich structure. We also study the "entanglement plateau"transition, where we consider the BTZ black hole in global coordinates with 2strips. It is found that there are 4 bulk minimal surfaces, and the resultingphase diagram is displayed. We perform a general perturbative analysis of the$m$-strip system: including perturbing the CFT and perturbing the length orseparation of the strips.

In full one-loop generality and in next-to-leading order in QCD, we studyrare top to Higgs boson flavour changing decay processes $t\to q h$ with$q=u,c$ quarks, in the general MSSM with R-parity conservation. Our primarygoal is to search for enhanced effects on $Br(t\to q h)$ that could be visibleat current and high luminosity LHC running. To this end, we perform ananalytical expansion of the amplitude in terms of flavour changing squark massinsertions that treats both cases of hierarchical and degenerate squark massesin a unified way. We identify two enhanced effects allowed by variousconstraints: one from holomorphic trilinear soft SUSY breaking terms and/orright handed up squark mass insertions and another from non-holomorphictrilinear soft SUSY breaking terms and light Higgs boson masses. Interestingly,even with $\mathcal{O}(1)$ flavour violating effects in the, presentlyunconstrained, up-squark sector, SUSY effects on $Br(t\to q h)$ come out to beunobservable at LHC mainly due to leading order cancellations between penguinand self energy diagrams and the constraints from charge- and colour-breakingminima (CCB) of the MSSM vacuum. An exception to this conclusion may be effectsarising from non-holomorphic soft SUSY breaking terms in the region where theCP-odd Higgs mass is smaller than the top-quark mass but this scenario isdisfavoured by recent LHC searches. Our calculations for $t\to q h$ decay aremade available in SUSY_FLAVOR numerical library.

In a large class of models for Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs),the WIMP mass $M$ lies far above the weak scale $m_W$. This work identifiesuniversal Sudakov-type logarithms $\sim \alpha \log^2 (2\,M/m_W)$ that spoilthe naive convergence of perturbation theory for annihilation processes. Aneffective field theory (EFT) framework is presented, allowing the systematicresummation of these logarithms. Another impact of the large separation ofscales is that a long-distance wave-function distortion from electroweak bosonexchange leads to observable modifications of the cross section. Carefulaccounting of momentum regions in the EFT allows the rigorously disentanglementof this so-called Sommerfeld enhancement from the short distance hardannihilation process. The WIMP is modeled as a heavy-particle field, while thelight, energetic, final-state electroweak gauge bosons are treated as soft andcollinear fields. Hard matching coefficients are computed at renormalizationscale $\mu \sim 2\,M$, then evolved down to $\mu \sim m_W$, where electroweaksymmetry breaking is incorporated and the matching onto the relevant quantummechanical Hamiltonian is performed. The example of an $SU(2)_W$ triplet scalardark matter candidate annihilating to line photons is used for concreteness,allowing the numerical exploration of the impact of next-to-leading ordercorrections and log resummation. For $M \simeq 3$ TeV, the resummed Sommerfeldenhanced cross section is reduced by a factor of $\sim 3$ with respect to thetree-level fixed order result.

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.

We study the membrane paradigm for horizons in Lanczos-Lovelock models ofgravity in arbitrary D dimensions and find compact expressions for the pressurep and viscosity coefficients \eta and \zeta of the membrane fluid. We show thatthe membrane pressure is intimately connected with the Noether charge entropyS_Wald of the horizon when we consider a specific m-th order Lanczos-Lovelockmodel, through the relation pA/T=(D-2m)/(D-2)S_Wald, where T is the temperatureand A is the area of the horizon. Similarly, the viscosity coefficients areexpressible in terms of entropy and quasi-local energy associated with thehorizons. The bulk and shear viscosity coefficients are found to obey therelation \zeta=-2(D-3)/(D-2)\eta.

We analyze the largely accepted formulas for the asymptotic quasi-normalfrequencies of the non-extremal Reissner-Nordstr\"om black hole, (for theelectromagnetic-gravitational/scalar perturbations). We focus on the questionof whether the gap in the spacing in the imaginary part of the QNM frequencieshas a well defined limit as n goes to infinity and if so, what is the value ofthe limit. The existence and the value of this limit has a crucial importancefrom the point of view of the currently popular Maggiore's conjecture, whichrepresents a way of connecting the asymptotic behavior of the quasi-normalfrequencies to the black hole thermodynamics. With the help of previous resultsand insights we will prove that the gap in the imaginary part of thefrequencies does not converge to any limit, unless one puts specificconstraints on the ratio of the two surface gravities related to the twospacetime horizons. Specifically the constraints are that the ratio of thesurface gravities must be rational and such that it is given by two relativelyprime integers N, M, whose product is an even number. If the constraints arefulfilled the limit of the sequence is still not guaranteed to exist, but if itexists its value is given as the lowest common multiplier of the two surfacegravities. At the end of the paper we discuss the possible implications of ourresults.

We exploit offshell regions in the process $e^+e^-\rightarrow W^+W^-b\bar{b}$to gain access to the top-quark width. Working at next-to-leading order in QCDwe show that carefully selected ratios of offshell regions to onshell regionsin the reconstructed top and antitop invariant mass spectra are,\emph{independently} of the coupling $g_{tbW}$, sensitive to the top-quarkwidth. We explore this approach for different centre of mass energies andinitial-state beam polarisations at $e^+e^-$ colliders and briefly comment onthe applicability of this method for a measurement of the top-quark width atthe LHC.