We present a new construction of four dimensional $\mathcal N=3$ theories,given by M5 branes wrapping a $T^2$ in an M-theory U-fold background. Theresulting setup generalizes the one used in the usual class $\mathcal S$construction of four dimensional theories by using an extra discrete symmetryon the M5 worldvolume. Together with the M-theory U-fold description of $(0,2)$$E$-type six-dimensional SCFTs, this allows to construct new, exceptional,$\mathcal N=3$ theories.

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.

As a most natural realization of the Next-to Minimal Supersymmetry StandardModel (NMSSM), {\lambda}-SUSY is parameterized by a large {\lambda} around oneand a low tan$\beta$ below 10. In this work, we first scan the parameter spaceof {\lambda}-SUSY by considering various experimental constraints, includingthe limitation from the Higgs data updated by the ATLAS and CMS collaborationsin the summer of 2014, then we study the properties of the Higgs bosons. We gettwo characteristic features of {\lambda}-SUSY in experimentally allowedparameter space. One is the triple self coupling of the SM-like Higgs boson mayget enhanced by a factor over 10 in comparison with its SM prediction. Theother is the pair production of the SM-like Higgs boson at the LHC may be twoorders larger than its SM prediction. All these features seems to beunachievable in the Minimal Supersymmetric Standard Model and in the NMSSM witha low {\lambda}. Moreover, we also find that naturalness plays an importantrole in selecting the parameter space of {\lambda}-SUSY, and that the Higgs$\chi^2$ obtained with the latest data is usually significantly smaller thanbefore due to the more consistency of the two collaboration measurements.

An old conjecture claims that commuting Hamiltonians of the double-ellipticintegrable system are constructed from the theta-functions associated withRiemann surfaces from the Seiberg-Witten family, with moduli treated asdynamical variables and the Seiberg-Witten differential providing thepre-symplectic structure. We describe a number of theta-constant equationsneeded to prove this conjecture for the $N$-particle system. These equationsprovide an alternative method to derive the Seiberg-Witten prepotential and weillustrate this by calculating the perturbative contribution. We provideevidence that the solutions to the commutativity equations are exhausted by thedouble-elliptic system and its degenerations (Calogero and Ruijsenaarssystems). Further, the theta-function identities that lie behind the Poissoncommutativity of the three-particle Hamiltonians are proven.

We show that a class of Einstein-Maxwell-Dilaton (EMD) theories are relatedto higher dimensional AdS-Maxwell gravity via a dimensional reduction overcompact Einstein spaces combined with continuation in the dimension of thecompact space to non-integral values (`generalized dimensional reduction').This relates (fairly complicated) black hole solutions of EMD theories tosimple black hole/brane solutions of AdS-Maxwell gravity and explains theirproperties. The generalized dimensional reduction is used to infer theholographic dictionary and the hydrodynamic behavior for this class of theoriesfrom those of AdS. As a specific example, we analyze the case of a black branecarrying a wave whose universal sector is described by gravity coupled to aMaxwell field and two neutral scalars. At thermal equilibrium and finitechemical potential the two operators dual to the bulk scalar fields acquireexpectation values characterizing the breaking of conformal and generalizedconformal invariance. We compute holographically the first order transportcoefficients (conductivity, shear and bulk viscosity) for this system.

Driven by the landscape of garden-variety condensed matter systems, we haveinvestigated how the dual spectral function behaves at the non-relativistic aswell as relativistic fermionic fixed point by considering the probe Diracfermion in an extremal charged dilatonic black hole with zero entropy. Althoughthe pattern for both of the appearance of flat band and emergence of Fermisurface is qualitatively similar to that given by the probe fermion in theextremal Reissner-Nordstrom AdS black hole, we find a distinctly different lowenergy behavior around the Fermi surface, which can be traced back to thedifferent near horizon geometry. In particular, with the peculiar near horizongeometry of our extremal charged dilatonic black hole, the low energy behaviorexhibits the universal linear dispersion relation and scaling property, wherethe former indicates that the dual liquid is a Fermi one while the latterimplies that the dual liquid is not exactly of Landau Fermi type.

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 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 study constraints from LHC run I on squark and gluino masses in thepresence of squark flavor violation. Inspired by the concept of `flavorednaturalness', we focus on the impact of a non-zero stop-scharm mixing and masssplitting in the right-handed sector. To this end, we recast four searches ofthe ATLAS and CMS collaborations, dedicated either to third generation squarks,to gluino and squarks of the first two generations, or to charm-squarks. In theabsence of extra structure, the mass of the gluino provides an additionalsource of fine tuning and is therefore important to consider within models offlavored naturalness that allow for relatively light squark states. Whencombining the searches, the resulting constraints in the plane of the lightestsquark and gluino masses are rather stable with respect to the presence offlavor-violation, and do not allow for gluino masses of less than 1.2 TeV andsquarks lighter than about 550 GeV. While these constraints are stringent,interesting models with sizable stop-scharm mixing and a relatively lightsquark state are still viable and could be observed in the near future.

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.