I idrottsvärlden är det vanligt förekommande att utövare upplever krav och press från sin omgivning, vilket vid misslyckanden ofta leder till en hög grad av självkritiska tankar. I sammanhanget har självmedkänsla visat sig vara en hjälpsam strategi för att hantera negativa tankar, men relativt lite forskning inom denna domän återfinns inom den idrottsliga kontexten. Vidare indikerar aktuell forskning att effekten av självmedkänsla påverkas av anknytningsstil. Således var syftet med denna experimentella studie att undersöka om en kortvarig intervention med fokus på självmedkänsla kan påverka grad av självkritiska tankar hos kvinnliga fotbollsspelare, samt om spelarnas anknytningsstil kan predicera förmågan att framgångsrikt ta till sig interventionen.  Urvalet bestod av aktiva kvinnliga fotbollsspelare i åldrarna 15–31 år (N=74) från sex lag som randomiserades till en interventionsgrupp, respektive kontrollgrupp. För att besvara frågeställningarna användes självskattningsformulären Self-compassion Scale Athlete Version (SCS-AV), Self-criticism Scale Athlete Version (SC-AV) samt Experiences in Close Relationships - Relationship Structures questionnaire (ECR-RS). Varians- och regressionsanalyser visade att interventionen signifikant påverkat deltagarnas upplevda grad av mindfulness och samhörighet, samt att grad av undvikande anknytning kan predicera deltagarnas upplevda omsorg och vänlighet mot sig själv. Sammanfattningsvis ger studien visst stöd till att en korttidsbaserad intervention i självmedkänsla kan ge gynnsamma effekter på kvinnliga fotbollsspelares självmedkänsla. Framtida forskning bör fokusera på vad som är verksamma mekanismer i interventioner av självmedkänsla i en idrottspopulation för att åstadkomma goda och reliabla behandlingsutfall. / In the sports world, it is common for practitioners to experience demands and pressure from their surroundings, which in the event of failure often leads to a high degree of self-critical thoughts. In this context, self-compassion has been shown to be a helpful strategy for dealing with negative thoughts, but relatively little research in this domain is found within the sporting context. Furthermore, current research indicates that the effect of self-compassion is influenced by attachment style. Thus, the aim of this experimental study was to investigate whether a short-term intervention focusing on self-compassion can affect the degree of self-critical thoughts in female soccer players, as well as whether the players' attachment style can predict the ability to successfully adopt the intervention. The sample consisted of active female soccer players aged 15-31 years (N=74) from six teams who were randomized to an intervention group and a control group, respectively. To answer the questions, the assessment forms Self-compassion Scale Athlete Version (SCS-AV), Self-criticism Scale Athlete Version (SC-AV) and Experiences in Close Relationships - Relationship Structures questionnaire (ECR-RS) were used. Variance and regression analysis showed that the intervention significantly affected the participants' perceived degree of mindfulness and common humanity, and that the degree of avoidant attachment can predict the participants' perceived self-kindness. In summary, this study provides some support that a short-term self-compassion intervention can have beneficial effects on female soccer players' self-compassion. Future research should focus on the mechanisms at work in self-compassion interventions in an athletic population to achieve good treatment and reliability outcomes.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit drei Aspekten der AdS/CFT-Korrespondenz, die alle einen Schritt über die klassische SUGRA-Näherung hinausgehen. Zuerst diskutieren wir den BMN Grenzfall der Korrespondenz und untersuchen insbesondere das Verhalten der quantenfeldtheoretischen Propagatoren. Dabei weisen wir nach, dass die Propagatoren im für den BMN Fall relevanten Hintergrund ebener Wellen semiklassisch (WKB) exakt beschrieben werden. Danach wird im Rahmen der AdS/CFT-Korrespondenz der Grenzfall verschwindender Kopplung der konformen Feldtheorie betrachtet. Zur technischen Vereinfachung geschieht dies für das Beispiel des O(N)-Vektormodells. Dabei wird die OPE der Vierpunktfunktionen so umgeschrieben, dass sie strukturelle Ähnlichkeit mit Witten-Diagrammen einer korrespondierenden Theorie von Strömen mit höherem Spin hat. Außerdem wird das O(N)- Vektormodell bei großem N am wechselwirkenden Infrarot-Fixpunkt untersucht. Im letzten Punkt wenden wir uns schließlich der ursprünglichen AdS/CFTDualität unter Mitnahme der nächstführenden Ordnung der 1/N-Entwicklung zu. Für die Deformationen der CFT durch relevante Doppelspur-Operatoren finden wir bei Zustandssummen und konformen Anomalien exakte Übereinstimmung zwischen direkter und AdS-seitiger indirekter Rechnung. Damit wird ein nicht trivialer Test der Korrespondenz über die SUGRA-Näherung hinaus erbracht. / This thesis deals with three corners of the AdS/CFT Correspondence that lie one step beyond the classical supergravity (SUGRA) approximation. We first explore the BMN limit of the duality and study, in particular, the behavior of field theoretic propagators in the corresponding Penrose limit. We unravel the semiclassical (WKB-) exactness of the propagators in the resulting plane wave background metric. Then, we address the limit of vanishing coupling of the conformal field theory (CFT) at large N. In the simplified scenario of Higher Spin/O(N) Vector Model duality, the conformal partial wave (CPW) expansion of scalar four-point functions are reorganized to make them suggestive of a bulk interpretation in term of a consistent truncated massless higher spin theory and their corresponding exchange Witten graphs. We also explore the connection to the interacting O(N) Vector Model at its infra-red fixed point, at leading large N. Finally, coming back to the gauge theory, we study the effect of a relevant double-trace deformations of the boundary CFT on the partition function and its dual bulk interpretation. We show how the one-loop computation in the Anti-de Sitter (AdS) space correctly reproduces the partition function and conformal anomaly of the boundary theory. In all, we get a clean test of the duality beyond the classical SUGRA approximation in the AdS bulk and at the corresponding next-to-leading 1/N order of the CFT at the conformal boundary.

In der vorliegenden Arbeit werden versteckte Symmetrien innnerhalb der N=4 supersymmetrischen Yang--Mills Theorie oder der nach der AdS/CFT Korrespondenz dualen Beschreibung durch eine String-Theorie in AdS5 x S5 besprochen. Dabei betrachten wir die Maldacena--Wilson Schleife, die sich für diese Untersuchungen besonders eignet, da ihr Vakuum-Erwartungswert für glatte Kurven nicht divergiert und die vermutete Dualität zu Streuamplituden wenigstens konzeptionell eine Möglichkeit bietet, etwaige Symmetrien zu anderen Observablen zu übertragen. Ihre Beschreibung durch Minimalflächen in AdS5 erlaubt es, Symmetrien mithilfe der Integrabilität der zugrunde liegenden klassischen String-Theorie zu konstruieren. Dieser Zugang wurde bereits in der Herleitung der Yang'schen Symmetrie der Maldacena--Wilson Schleife bei starker Kopplung sowie in der Beschreibung von Deformationen gleiches Flächeninhalts von Minimalflächen in AdS3 verwendet. Diese beiden Ergebnisse werden in der vorliegenden Arbeit miteinander verbunden und erweitert. Im Sinne einer systematischen Herangehensweise besprechen wir zunächst die Symmetriestruktur der zugrunde liegenden String-Theorie. Diese Diskussion lässt sich auf die Diskussion von String-Theorien in symmetrischen Räumen verallgemeinern. Dabei zeigt sich, dass die Symmetrie, welche die Deformationen gleiches Flächeninhalts in AdS3 erzeugt, in der Symmetriestruktur dieser Modelle eine zentrale Rolle einnimmt: Sie wirkt als Aufsteige-Operator auf den unendlich vielen erhalten Ladungen und generiert somit den Spektralparameter. Weiterhin lässt sie sich anwenden, um ausgehend von der globalen Symmetrie sämtliche Symmetrien des zugrunde liegenden Modells zu konstruieren. Sie wird daher als die Master-Symmetrie dieser Modelle bezeichnet. Zusätzlich wird die Algebra der Symmetrie-Variationen sowie der erhaltenen Ladungen ausgearbeitet. Für den konkreten Fall von Minimalflächen in AdS5 diskutieren wir die Deformation der Minimalflächenlösung für den Fall eines lichtartigen Vierecks. Diese liefert die duale Beschreibung der Streuamplitude für vier Gluonen. Damit unternehmen wir einen ersten Schritt zur Übertragung der Master-Symmetrie auf Streuamplituden. Weiterhin berechnen wir die Variation der Randkurven der Minimalflächen unter der Master- und Yang'schen Symmetrie für allgemeine, glatte Randkurven. Das Ergebnis dieser Rechnung führt auf eine Verallgemeinerung der Master-Symmetrie zu einer Variation, die von der Kopplungskonstanten abhängt und für beliebige Werte der Kopplungskonstanten eine Symmetrie der Maldacena--Wilson Schleife darstellt. Unsere Diskussion erklärt das Scheitern vorheriger Versuche, die entsprechende Symmetrie im Spezialfall von Minimalflächen in AdS3 zu schwacher Kopplung zu übertragen. Wir besprechen verschiedene Ansätze, die Yang'sche Symmetrie zu schwacher oder beliebiger Kopplung zu übertragen, schlussfolgern aber letztendlich, dass eine Yang'sche Symmetrie der Maldacena--Wilson Schleife nicht vorzuliegen scheint. Die Situation ändert sich, wenn wir Wilson Schleifen in Superräumen betrachten. Diese sind die natürlichen supersymmetrischen Erweiterungen der Maldacena--Wilson Schleife. Für die Yang'sche Invarianz ihres Vakuum-Erwartungswerts wurden wichtige Anhaltspunkte gefunden und sowohl die Beschreibung dieser Operatoren als auch der Beweis der Yang'schen Invarianz bei schwacher Kopplung wurden parallel zur Arbeit an der vorliegenden Dissertation vervollständigt. Wir diskutieren das Gegenstück zu diesem Ergebnis bei starker Kopplung. Dort wird die Wilson Schleife durch eine Minimalfläche beschrieben, welche im Superraum der Superstring-Theorie vom Typ IIB in AdS5 x S5 liegt. Der Vergleich der bei starken Kopplung etablierten Invarianz mit den entsprechenden Generatoren bei schwacher Kopplung zeigt, dass die Symmetrie-Generatoren einen lokalen Anteil enthalten, der auf nicht-triviale Weise vom Wert der Kopplungskonstanten abhängt. Zusätzlich finden wir sogenannte Bonus-Symmetrien. Diese sind die analogen Generatoren in den höheren Ordnungen zum Hyperladungs-Generator, der selbst keine Symmetrie darstellt. Wir zeigen, dass diese Symmetrien in allen höheren Ordnungen der Yang'schen Algebra vorliegen. / This thesis discusses hidden symmetries within N=4 supersymmetric Yang--Mills theory or its AdS/CFT dual, string theory in AdS5 x S5. Here, we focus on the Maldacena--Wilson loop, which is a suitable object for this study since its vacuum expectation value is finite for smooth contours and the conjectured duality to scattering amplitudes provides a conceptual path to transfer its symmetries to other observables. Its strong-coupling description via minimal surfaces in AdS5 allows to construct the symmetries from the integrability of the underlying classical string theory. This approach has been utilized before to derive a strong-coupling Yangian symmetry of the Maldacena--Wilson loop and describe equiareal deformations of minimal surfaces in AdS3. These two findings are connected and extended in the present thesis. In order to discuss the symmetries systematically, we first discuss the symmetry structure of the underlying string model. The discussion can be generalized to the discussion of generic symmetric space models. For these, we find that the symmetry which generates the equiareal deformations of minimal surfaces in AdS3 has a central role in the symmetry structure of the model: It acts as a raising operator on the infinite tower of conserved charges, thus generating the spectral parameter, and can be employed to construct all symmetry variations from the global symmetry of the model. It is thus referred to as the master symmetry of symmetric space models. Additionally, the algebra of the symmetry variations and the conserved charges is worked out. For the concrete case of minimal surfaces in AdS5, we discuss the deformation of the four-cusp solution, which provides the dual description of the four-gluon scattering amplitude. This marks the first step toward transferring the master symmetry to scattering amplitudes. Moreover, we compute the master and Yangian symmetry variations of generic, smooth boundary curves. The results leads to a coupling-dependent generalization of the master symmetry, which constitutes a symmetry of the Maldacena--Wilson loop at any value of the coupling constant. Our discussion clarifies why previous attempts to transfer the deformations of minimal surfaces in AdS3 to weak coupling were unsuccessful. We discuss several attempts to transfer the Yangian symmetry to weak or arbitrary coupling, but ultimately conclude that a Yangian symmetry of the Maldacena--Wilson loop seems not to be present. The situation changes when we consider Wilson loops in superspace, which are the natural supersymmetric generalizations of the Maldacena--Wilson loop. Substantial evidence for the Yangian invariance of their vacuum expectation value has been provided at weak coupling and the description of the operator as well as its weak-coupling Yangian invariance were subsequently established in parallel to the work on this thesis. We discuss the strong-coupling counterpart of this finding, where the Wilson loop in superspace is described by minimal surfaces in the superspace of type IIB superstring theory in AdS5 x S5. The comparison of the strong-coupling invariance derived here with the respective generators at weak coupling shows that the generators contain a local term, which depends on the coupling in a non-trivial way. Additionally, we find so-called bonus symmetry generators. These are the higher-level recurrences of the superconformal hypercharge generator, which does not provide a symmetry itself. We show that these symmetries are present in all higher levels of the Yangian.

Diese Doktorarbeit behandelt quantentheoretische Aspekte von Typ II Superstringtheorien in AdS5xS5- und AdS4xCP3-Hintergründen für die AdS/CFT Korrespondenz. Dabei werden perturbative Methoden und Verfahren der Gitterfeldtheorie benutzt. Die Konstruktion des Supercoset-Sigma-Modell für Strings im AdS5xS5wird skizziert, während die generelle Quantendynamik des Superstring in AdS4xCP3 mit Hilfe einer dimensionaler Reduktion der Supermembrane-Wirkung in AdS4xS7 beschrieben wird. Ein manifest kovarianter Formalismus zur semi-klassischen Quantisierung von Strings um beliebige Minimalflächen in AdS5xS5 wird präsentiert, der durch die Darstellung der Fluktuationsoperatoren in Form von intrinsischen und extrinsischen Varianten der Hintergrundgeometrie erreicht wird. Eine Verallgemeinerung der Lame-Differentialgleichung zur 4. Ordnungwird mit Hilfe der Spektralmethode exakt gelöst. Dadurch konnten in 1-Schleifennäherung die Energie des String im SU(2)-Sektor, im Grenzfall beschrieben durch ein Quantum-Landau-Lifshitz-Modell, und der bosonische Beitrag zur Energie des in AdS5 und S5 rotierenden String bestimmt werden. In ähnlicher Weise erhält man in 1-Schleifennäherung den ¼-BPS-Latitude Wilson-Loop in N=4-SYM-Theorie normiert durch den ½-BPS-Loop. Das Regularisierungsschema reproduziert die Vorhersage aus supersymmetrischer Lokalisierung bis auf einen Rest, welcher diskutiert wird. Außerdem wird die Wirkung des AdS4xCP3-String, entwickelt um den null-cusp Hintergrund, studiert und die Cusp-Anomalie in 2-Schleifennäherung berechnet. Das Ergebnis stimmt mit dem vermuteten exakten Ausdruck, der ABJM-Interpolationsfunktion, überein. Schließlich wird die AdS5xS5-Superstringtheorie in AdS-Lichtkegel-Eichung diskretisiert und mit Monte-Carlo-Algorithmen Gittersimulationen bei endlicher Kopplung durchgeführt. Dabei werden die Stringwirkung, aus der mit Hilfe von AdS/CFT die null-cusp anomale Dimension von N=4 SYM extrahiert werden kann, und die Masse einer AdS Anregung bestimmt. / This thesis discusses quantum aspects of type II superstring theories in AdS5xS5 and AdS4xCP3 backgrounds relevant for the AdS/CFT correspondence, using perturbative methods at large string tension and lattice field theory techniques inspired by a work of Roiban and McKeown. We review the construction of the supercoset sigma-model for strings in the AdS5xS5 background, whereas the general quantum dynamics of the superstring in AdS4xCP3 is described by a double dimensional reduction of the supermembrane action in AdS4xS7. We present a manifestly covariant formalism for semiclassical quantization of strings around arbitrary minimal-area surfaces in AdS5xS5, expressing the fluctuation operators in terms of intrinsic and extrinsic invariants of the background geometry. We exactly solve the spectral problem for a fourth-order generalization of the Lame'' differential equation with doubly periodic coefficients in a complex variable. This calculates the one-loop energy of the (J1,J2)-string in the SU(2) sector in the limit described by a quantum Landau-Lifshitz model and the bosonic contribution to the energy of the (S,J)-string rotating in AdS5 and S5. Similar techniques calculate the 1/4-BPS latitude Wilson loops in N=4 SYM theory at one loop, normalized to the 1/2-BPS circular loop. Our regularization scheme reproduces the next-to-leading order predicted by supersymmetric localization, up to a remainder function that we discuss upon. We also study the AdS4xCP3 string action expanded around the null cusp background and compute the cusp anomaly up to two loops. This agrees with an all-loop conjectured expression of the ABJM interpolating function. We finally discretize the AdS5xS5 superstring theory in the AdS light-cone gauge and perform lattice simulations at finite coupling with a Monte Carlo algorithm. We measure the string action, from which we extract the null cusp anomalous dimension of N=4 SYM as derived from AdS/CFT, as well as the mass of an AdS excitation.

Integrabilität hat sich als ein mächtiges Werkzeug zur Berechnung von Observablen in der AdS/CFT-Korrespondenz erwiesen. Zunächst für das planare Spektralproblem entdeckt, wurden auch Methoden zur Berechnung von Mehrpunktfunktionen entwickelt. In dieser Arbeit wird diese Korrespondenz für AdS5/CFT4 und AdS3/CFT2 betrachtet mit dem Ziel, den integrablen Formalismus zu erweitern. Teil I behandelt Integrabilität in der N=4 SYM-Theorie, wo der Hexagon-Formalismus die Berechnung von Dreipunktfunktionen ermöglicht. Dazu wird der Korrelator in zwei hexagonale Stücke zerlegt. Die lokalen Operatoren müssen im Spinkettenbild als Bethe-Zustand zerschnitten und ein verschränkter Zustand konstruiert werden. Der Hexagon-Formalismus wird hier auf Sektoren mit höherem Rang erweitert, wobei die operatorartige Struktur erhalten und nur minimale Informationen aus dem geschachtelten Bethe-Ansatz genutzt werden. Weiterhin erlaubt die Betrachtung von Doppelanregungen im Spinkettenbild die Realisierung aller Felder der N=4 SYM-Theorie. Der chirale Yang-Mills-Feldstärketensor wird aus vier Fermionen in führender Ordnung der Kopplung konstruiert, eine Methode zur Einsetzung des Lagrangeoperators im Hexagon-Formalismus wird vorgeschlagen und ein erster Test durchgeführt. Teil II behandelt den Hexagon-Formalismus für Superstrings auf AdS3xS3xT4 Hintergründen mit einer Mischung von Ramond-Ramond und Neveu-Schwarz-Neveu-Schwarz Flüssen. Der Formfaktor wird für Ein- und Zwei-Teilchen-Zustände konstruiert und lässt sich für viele Teilchen unter Nutzung der S Matrix verallgemeinern. Schließlich werden die thermodynamischen Bethe-Ansatz (TBA)-Gleichungen betrachtet, die von Frolov und Sfondrini für das Spektrum von Strings auf reinem Ramond-Ramond AdS3xS3xT4 Hintergrund konstruiert wurden. Bei schwacher Kopplung lassen sich die TBA-Gleichungen erheblich vereinfachen. Der Beitrag zu den anomalen Dimensionen in führender Ordnung ist auf masselose Anregungen zurückzuführen. / Integrability proved to be a powerful tool to calculate observables in the AdS/CFT correspondence. At first discovered in the planar spectral problem, methods have since been devised for calculating higher-point functions as well. In this thesis we will consider two instances of the correspondence, that is AdS5/CFT4 as well as AdS3/CFT2, aiming at extending the integrability framework. In Part I we focus on integrability in N=4 SYM theory, where the hexagon form factor provides a formalism to calculate three-point functions. For this, the correlator is cut into two hexagonal patches. Considering the local operators in the spin chain picture, the Bethe states also need to be cut, resulting in an entangled state. In this thesis, we extend the hexagon formalism to higher-rank sectors, while preserving its operator-like structure and importing a minimum of information from the nested Bethe ansatz. Moreover, considering double excitations in the spin chain picture allows us to accommodate for the full set of fields in N=4 SYM theory. We build the chiral Yang-Mills field strength tensor from four fermions at leading order in the coupling, put forward a Lagrangian insertion method in the hexagon formalism and perform a first test. In Part II we propose a hexagon formalism for superstrings in AdS3×S3×T4 backgrounds with an arbitrary mixture or Ramond-Ramond and Neveu-Schwarz-Neveu-Schwarz fluxes. We bootstrap the hexagon form factor for one- and two-particle states from symmetry and give a proposal for the evaluation of many particle states in terms of the theorie's S matrix. Finally, we consider the thermodynamic Bethe ansatz (TBA) equations constructed by Frolov and Sfondrini for the spectrum of strings on the pure-Ramond-Ramond AdS3×S3×T4 background. Here we study the small tension limit of the mirror TBA equations and find that the equations simplify considerably. We observe that the leading-order contribution to the anomalous dimensions is due to massless excitations.

Der Gegenstand dieser Arbeit ist Bestandteil der Stringtheorie und betrifft insbesondere die geometrischen Aspekte der Realisierung von Eichtheorien innerhalb der Stringtheorie. Wir studieren die Eichtheorie von D3-Branes an verallgemeinerten Singularitaeten wie der Orbifold- oder Conifold-Singularitaet. Die Einfuehrung der sogenannten Branediamanten fuehrt auf ein konsistentes Bild. Fuer diese Klasse von Modellen wird die Wirkung der Mirrorsymmetrie diskutiert. Im zweiten Teil untersuchen wir die Feldtheorie der M5-Brane auf der Grundlage des Supereinbettungsformalismus. Das Hauptresultat dieses Kapitels ist eine explizite Identifikation der selbstdualen 3-Form mit den Parametern der komplexen Struktur des Einbettungsraumes. Das heuristische Material, das in den vorangegangenen Kapiteln angesammelt wurde, weist darauf hin, dass die Informationen, die ein supersymmetrischer 3-Zykel enthaelt, zumindest teilweise auf supersymmetrische 2-Zykel zurueckgefuehrt werden koennen. Daher studieren wir den Fall von Brane-Boxen, die durch Ueberlagerung von gewoehnlichen N=2 Systemen aus D4 und NS5-Branes gewonnen werden koennen. Diese Konfigurationen erfuellen die Bedingung des `uniform bending' und der Lift auf einen supersymmetrischen 3-Zykel kann explizit ausgefuehrt werden. Im letzten Teil konstruieren wir eine neue superkonforme N=1 Eichtheorie, die aus einer Massendeformation der N=4 SYM entsteht und eine duale Supergravitationsbeschreibung durch die AdS/CFT-Korrespondenz besitzt. / The subject of this work is part of the theory of strings and in particular concerned with geometrical aspects of the realization of gauge theory within string theory. In particular we study the gauge theory of D3-branes at generalised singularities like orbifolds and the orbifolded conifold singularities. The introduction of the so called diamonds leads to a consistent picture. The action of mirror symmetry for this class of models is discussed. In a second part the field theory of the M5-brane will be investigated on the basis of the superembedding approach. The main result here will be a rather explicit identification of the self dual three form field with the parameters of the complex structure of the embedding space. The heuristic material collected from the previous chapters states that the information contained in supersymmetric 3-cycles can be partially extracted from supersymmetric 2-cycles. Thus we study the case of brane boxes, which can be obtained by sewing together usual N=2 setups of D4 and NS5-branes. These systems satisfy the condition of uniform bending and the lift to a supersymmetric 3-cycle can be performed explicitly. In the last part a new superconformal N=1 gauge theories will be constructed which arise as certain deformations of N=4 SYM and have a dual description due to the AdS/CFT correspondence.

One of the phenomenal results emerging from string theory is the AdS/CFT correspondence or gauge-gravity duality: In certain cases a theory of gravity is equivalent to a "dual" gauge theory, very similar to the one describing non-gravitational interactions of fundamental subatomic particles. A difficult problem on one side can be mapped to a simpler and solvable problem on the other side using this correspondence. Thus one of the theories can be understood better using the other. The mapping between theories of gravity and gauge theories has led to new approaches to building models of particle physics from string theory. One of the important features to model is the phenomenon of confinement present in strong interaction of particle physics. This feature is not present in the gauge theory arising in the simplest of the examples of the duality. However this N = 4 supersymmetric Yang-Mills gauge theory enjoys the property of being integrable, i.e. it can be exactly solved in terms of conserved charges. It is expected that if a more realistic theory turns out to be integrable, solvability of the theory would lead to simple analytical expressions for quantities like masses of the hadrons in the theory. In this thesis we show that the existing models of confinement are all nonintegrable--such simple analytic expressions cannot be obtained. We moreover show that these nonintegrable systems also exhibit features of chaotic dynamical systems, namely, sensitivity to initial conditions and a typical route of transition to chaos. We proceed to study the quantum mechanics of these systems and check whether their properties match those of chaotic quantum systems. Interestingly, the distribution of the spacing of meson excitations measured in the laboratory have been found to match with level-spacing distribution of typical quantum chaotic systems. We find agreement of this distribution with models of confining strong interactions, conforming these as viable models of particle physics arising from string theory.

We investigate phase transitions in holographic models of QCD. In chapter I, we explore the effect of constant external U(1) fields on the physics of chiral symmetry breaking, as realized in the D3/D7 model. We discover that this model exhibits the phenomenon of magnetic catalysis, which is what one would expect from a weakly coupled field theory intuition. In chapter II, we continue exploring the effect of external U(1) fields but now on the backreacted D3/D7 model, where the backreaction is obtained via a smearing procedure. We again find the magnetic catalysis effect, however the results differ from the previous case depending on the backreaction parameters. In chapter III, we investigate lattices of instantons in the D4/D8 model of chiral symmetry breaking. These instanton lattices can change dimensionality, and in particular we investigate the 1D [right arrow] 2D transition as a simpler case of the more complicated 3D [right arrow] 4D transition which is conjectured to be holographically dual to the baryonic to quarkyonic phase transition. Besides this interpretation, one could also view this as a hypothetical condensed matter system. We have a lattice of instantons dominated by two-body forces, whose interactions depend not only on their mutual distance in physical space but also on their relative orientations in the internal isospace. We obtain a rich variety of instanton crystals whose description could serve to be useful beyond holography. / text

In the first part of this thesis we study baryonic U(1) symmetries dual to Betti multiplets in the AdS_4/CFT_3 correspondence for M2 branes at Calabi-Yau four-fold singularities. Such short multiplets originate from the Kaluza-Klein compactification of eleven-dimensional supergravity on the corresponding Sasaki-Einstein seven-manifolds. Analysis of the boundary conditions for vector fields in AdS_4 allows for a choice where wrapped M5 brane states carrying non-zero charge under such symmetries can be considered. We begin by focusing on isolated toric singularities without vanishing six-cycles, which we classify, and propose for them field theory duals. We then study in detail the cone over the well-known Sasaki-Einstein space Q^111, which is a U(1) fibration over CP^1 x CP^1 x CP^1. The boundary conditions considered are dual to a CFT where the gauge group is U(1)^2 x SU(N)^4. We find agreement between the spectrum of gauge-invariant baryonic-type operators in this theory and M5 branes wrapping five-cycles in the Q^111 space. Moreover, the physics of vacua in which these symmetries are spontaneously broken precisely matches a dual gravity analysis involving resolutions of the singularity, where we are able to match condensates of the baryonic operators, Goldstone bosons and global strings. We then study the implications of turning on a closed three-form with non-zero periods through torsion three cycles in the Sasaki-Einstein manifold. This three-form, otherwise known as torsion G-flux, non-trivially affects the supergravity dual of Higgsing, and we show that the supergravity and field theory analyses precisely match in an example based on the Sasaki-Einstein manifold Y^1,2(CP^2), which is a S^3 bundle over CP^2. We then explain how the choice of M-theory circle in the background can result in exotic renormalization group flows in the dual field theory, and study this in detail for the Sasaki-Einstein manifold Y^1,2(CP^2). We also argue more generally that theories where the resolutions have six-cycles are expected to receive non-perturbative corrections from M5 brane instantons. We give a general formula relating the instanton action to normalizable harmonic two-forms, and compute it explicitly for the Sasaki-Einstein Q^222 example, which is a Z_2 orbifold of Q^111 in which the free Z_2 quotient is along the R-symmetry U(1) fibre. The holographic interpretation of such instantons is currently unclear. In the second part of this thesis we study the breaking of baryonic symmetries in the AdS_5/CFT_4 correspondence for D3 branes at Calabi-Yau three-fold singularities. This leads, for particular vacuum expectation values, to the emergence of non-anomalous baryonic symmetries during the renormalization group flow. We identify these vacuum expectation values with critical values of the NS-NS B-field moduli in the dual supergravity backgrounds. We study in detail the C^3/Z_3 orbifold theory and the dual supergravity backgrounds that correspond to the breaking of the emerging baryonic symmetries, and identify the expected Goldstone bosons and global strings in the infra-red. In doing so we confirm the claim that the emerging symmetries are indeed non-anomalous baryonic symmetries.

The discovery of integrability in planar N=4 super Yang-Mills and ABJM has enabled a precise study of AdS/CFT. In the past decade integrability has been successfully applied to the spectrum of anomalous dimensions, which can now be obtained at any value of the coupling. However, in order to solve conformal field theories one also needs to understand their structure constants. Recently, there has been great progress in this direction with the all-loop proposal of Basso, Komatsu and Vieira. But there is still much to understand, as it is not yet possible to use that formalism to find structure constants of short operators at strong coupling. It is important to study wrapping corrections and resum them as the TBA did for the spectrum. It is also crucial to obtain perturbative data that can be used to check if the all-loop proposal is correct or if there are new structures that need to be unveiled. In this thesis we compute several structure constants of short operators at strong coupling, including the structure constant of Konishi with half-BPS operators. Still at strong coupling, we find a relation between the building blocks of superstring amplitudes and the tensor structures allowed by conformal symmetry. We also consider the case of extremal correlation functions and the relation of their poles to mixing with double-trace operators. We also study three-point functions at weak coupling. We take the OPE limit in a four-point function of half-BPS operators in order to shed some light on the structure of five-loop wrapping corrections of the Hexagon form factors. Finally, we take the first steps in the generalization of the Hexagon programme to other theories. We find the non-extremal setup in ABJM and the residual symmetry that it preserves, which we use to fix the two-particle form factor and constrain the four-particle hexagon. Finally, we find that the Watson equations hint at a dressing phase that needs to be further investigated.