Weyl anomaly and the CC-function in λ\lambda-deformed CFTs

For a general $\lambda$-deformation of current algebra CFTs we compute the exact Weyl anomaly coefficient and the corresponding metric in the couplings space geometry. By incorporating the exact $\beta$-function found in previous works we show that the Weyl anomaly is in fact the exact Zamolodchikov's $C$-function interpolating between exact CFTs occurring in the UV and in the IR. We provide explicit examples with the anisotropic $SU(2)$ case presented in detail. The anomalous dimension of the operator driving the deformation is also computed in general. Agreement is found with special cases existing already in the literature.Comment: 1+19 pages, Latex, v2: NPB versio

Quantum aspects of doubly deformed CFTs

We study quantum aspects of the recently constructed doubly lambda-deformed sigma-models representing the effective action of two WZW models interacting via current bilinears. We show that although the exact beta-functions and current anomalous dimensions are identical to those of the lambda-deformed models, this is not true for the anomalous dimensions of generic primary field operators in accordance with the fact that the two models differ drastically. Our proofs involve CFT arguments, as well as effective sigma-model action and gravity calculations.Comment: 1+26 pages, Late

Ολοκληρώσιμες δομές σε θεωρίες πεδίου και στη θεωρία χορδών και ο ρόλος των συμμετριών στην επίτευξη ακριβών υπολογισμών

Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής γίνεται μελέτη διδιάστατων ολοκληρώσιμων θεωριών πεδίου, οι οποίες κατασκευάζονται από την παραμόρφωση σύμμορφων θεωριών με τρόπο τέτοιο, ώστε να διατηρείται η ολοκληρωσιμότητά τους. Οι συμμετρίες που διέπουν αυτές τις θεωρίες καθιστούν δυνατό τον επακριβή υπολογισμό φυσικών μεγεθών ως προς την παράμετρο της παραμόρφωσης, και έμφαση δίνεται στον προσδιορισμό των συναρτήσεων της ομάδας επανακανονικοποίησης καθώς και της συνάρτησης κεντρικού φορτίου. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν γενικεύονται και επεκτείνονται και για την περίπτωση μη ολοκληρώσιμων παραμορφώσεων σύμμορφων θεωριών πεδίου.In the context of the present dissertation, deformations of two-dimensional Conformal Field Theories (CFTs) with specific symmetries have been studied, while emphasis was given to the study of the properties of the aforementioned theories under the Renormalization Group (RG) flow. More specifically, the so-called λ-deformed σ-models represent deformations of the Wess-Zumino-Witten (WZW) models by a set of classically marginal, bilinear in the WZW currents, operators, through a deformation matrix λ. These models, for specific choices of the matrix λ, maintain their integrability even after the deformation. Furthermore, their effective actions are endowed with a duality-type symmetry, which (for large values of the level k of the underlying Kac-Moody algebra) involves the inversion of the deformation matrix and the group element, along with the change of the sign of k. This symmetry allows the exact, with respect to the deformation parameter λ, computation of physical quantities, with minimal to no use of perturbation theory. However, all physical quantities computed for these models are still perturbative with respect to the 1/k expansion for large k. Thus, the duality-type symmetry, as described above, allows the computation of exact in λ results, but up to 1/k in the large k expansion. In this framework, the β-functions, the anomalous dimension of operators and the central charge C-functions have been computed for various generalizations of the original λ-deformed σ-models described above, using both field theory and gravity techniques

RG flows for λ\lambda-deformed CFTs

We study the renormalization group equations of the fully anisotropic $\lambda$-deformed CFTs involving the direct product of two current algebras at different levels $k_{1,2}$ for general semi-simple groups. The exact, in the deformation parameters, $\beta$-function is found via the effective action of the quantum fluctuations around a classical background as well as from gravitational techniques. Furthermore, agreement with known results for symmetric couplings and/or for equal levels, is demonstrated. We study in detail the two coupling case arising by splitting the group into a subgroup and the corresponding coset manifold which consistency requires to be either a symmetric-space one or a non-symmetric Einstein-space.Comment: v1: 1+19 pages, Latex; v2: NPB version; v3: Mild simplifications of the conventions in section 2.1.

The exact CC-function in integrable λ\lambda-deformed theories

By employing CFT techniques, we show how to compute in the context of \lambda-deformations of current algebras and coset CFTs the exact in the deformation parameters C-function for a wide class of integrable theories that interpolate between a UV and an IR point. We explicitly consider RG flows for integrable deformations of left-right asymmetric current algebras and coset CFTs. In all cases, the derived exact C-functions obey all the properties asserted by Zamolodchikov's c-theorem in two-dimensions.Comment: v1: 1+15 pages, Latex, v2: PLB version, v3: Correcting a typo in footnote

Bioinformatics analysis of gene expression data from mammalian exposure to ionizing particle radiation

Οι ιοντίζουσες ακτινοβολίες (ΙΑ) αποτελούν μεταλλαξιογόνο, και τοξικό για το γονιδίωμα παράγοντα, δεδομένου ότι οι επιπτώσεις τους στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών μπορούν να προκαλέσουν διατάραξη όλων των κυτταρικών συστατικών και λειτουργιών. Το γεγονός αυτό τις καθιστά τοξικές για τους υγιείς ιστούς, αλλά σημαντικές για την προαγωγή κυτταρικού θανάτου στα καρκινικά κύτταρα. Για το λόγο αυτό, η μελέτη των επιδράσεων της ΙΑ είναι σημαντική τόσο για τη βελτίωση της ακτινοπροστασίας των υγειών ιστών, όσο και για την βελτίωση της ακτινοθεραπείας κατά του καρκίνου, με τα είδη και τις δόσεις των αντίστοιχων ακτινοβολιών να διαφέρουν ανάλογα με την περίπτωση. Έτσι λοιπόν, η παρούσα εργασία είναι επικεντρωμένη στην μελέτη των αλλαγών που συμβαίνουν στην έκφραση των γονιδίων θηλαστικών, μετά από έκθεση σε ιοντίζουσες σωματιδιακές ακτινοβολίες. Πιο συγκεκριμένα, μελετάται ένα σύνολο δεδομένων από γονίδια θηλαστικών που έχουν εκτεθεί σε ακτινοβολίες διαφορετικού είδους, διαφορετικής δόσης, διαφορετικής γραμμικής μεταφοράς ενέργειας (LET), και για διαφορετικούς χρόνους έκθεσης. Τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται στην παρούσα μελέτη συλλέχθηκαν είτε με αναζήτηση στην διεθνή επιστημονική βιοϊατική βιβλιογραφία, είτε με υπολογιστική ανάλυση μικροσυστοιχιών, και περιλαμβάνουν δεδομένα έκφρασης γονιδίων μετά από την ακτινοβόληση τους με ακτίνες χ, ακτίνες γ, πρωτόνια, ιόντα άνθρακα και σωμάτια α, καθώς και πληροφορίες για τα βιολογικά και φυσικά χαρακτηριστικά της αντίστοιχης μελέτης. Στο σύνολο δεδομένων αυτό, εφαρμόστηκε στη συνέχεια μια Βιοπληροφορική ανάλυση, με χρήση διαδυκτιακών εργαλείων, με σκοπό την εύρεση κοινά ρυθμιζόμενων γονιδίων για τις διάφορες ακτινοβολίες, καθώς επίσης και τη σχέση τους με βιολογικά μονοπάτια και μονοπάτια ασθενειών που επηρεάζονται από το κάθε είδος ακτινοβόλησης. Επιπλέον, με τη χρήση λογισμικού προσομοιώσεων, υπολογίστηκε ο αριθμός των βλαβών που προκαλούνται στο DNA από τους διαφορετικούς τύπους ακτινοβολίας. Τα αποτελέσματα της εργασίας αυτής έδειξαν ότι οι ΙΑ υψηλότερης LET συνδέονται με μονοπάτια ρύθμισης ανοσοποιητικού και φλεγμονών, απόκριση σε οξειδωτικό στρες και κυτταρικό θάνατο, ενώ υψηλότερες δόσεις ΙΑ συνδέονται με παύση του κυτταρικού κύκλου, απόπτωση, και οξειδωτικό στρες. Επιπλέον, βρέθηκαν ενδείξεις προ-φλεγμονώδους απόκρισης για τις υψηλότεροες δόσεις, έναντι ενδείξεων για αντι-φλεγμονώδη δράση των χαμηλότερων κλινικών δόσεων ιοντίζουσας ακτινοβολίας. Τα αποτελέσματα αυτά, μετά από περεταίρω και πιό στεχευμένη μελέτη, θα μπορούσαν να έχουν κλινική εφαρμογή τόσο στις ακτινοθεραπείες και την ακτινοπροστασία, αλλά και γενικότερα προσφέροντας μια βαθύτερη κατανόηση της αντίδρασης των κυττάρων στις ιοντίζουσες ακτινοβολίες.Ionizing radiation (IR) can act as a genotoxic and mutagenic agent, as it can disrupt all cellular functions and components. For this reason, the study of IR effects on cells can be beneficial both in radiotherapy (RT) and radiation protection, by providing a more profound understanding of the underlying mechanisms governing the varying cells’ responses to IR. The present thesis focuses on changes in the expression of mammalian genes after exposure to IR of different types, doses and linear energy transfer (LET). Pertinent information was derived from literature mining in the international scientific biomedical literature, or by computational microarray analysis, and gene expression data related to x-ray, γ-ray, proton, carbon ion and α-particle irradiation were collected, along the corresponding biological and physical characteristics of each study. On the collected dataset, a Bioinformatics analysis using online tools was applied, in order to find not only commonly regulated genes between the various radiation groups, but also their relation to biological and disease pathways affected by each type of radiation. The DNA damage caused by the different types of radiation has also been computed using simulation software. Results of this study indicate that higher LET irradiation is more related to immunomodulation, inflammation, oxidative stress responses, and cell death, while higher doses of radiation are related with apoptosis, cell cycle arrest and oxidative stress. Moreover, there are indications of pro-inflammatory responses following higher doses of irradiation, compared to lower doses where anti-inflammatory responses are also present. These results, after further study, could have clinical application both in radiotherapy and radioprotection, and in general, offering a deeper understanding of the cell reaction to ionizing radiations

Radiation Type- and Dose-Specific Transcriptional Responses across Healthy and Diseased Mammalian Tissues

Ionizing radiation (IR) is a genuine genotoxic agent and a major modality in cancer treatment. IR disrupts DNA sequences and exerts mutagenic and/or cytotoxic properties that not only alter critical cellular functions but also impact tissues proximal and distal to the irradiated site. Unveiling the molecular events governing the diverse effects of IR at the cellular and organismal levels is relevant for both radiotherapy and radiation protection. Herein, we address changes in the expression of mammalian genes induced after the exposure of a wide range of tissues to various radiation types with distinct biophysical characteristics. First, we constructed a publicly available database, termed RadBioBase, which will be updated at regular intervals. RadBioBase includes comprehensive transcriptomes of mammalian cells across healthy and diseased tissues that respond to a range of radiation types and doses. Pertinent information was derived from a hybrid analysis based on stringent literature mining and transcriptomic studies. An integrative bioinformatics methodology, including functional enrichment analysis and machine learning techniques, was employed to unveil the characteristic biological pathways related to specific radiation types and their association with various diseases. We found that the effects of high linear energy transfer (LET) radiation on cell transcriptomes significantly differ from those caused by low LET and are consistent with immunomodulation, inflammation, oxidative stress responses and cell death. The transcriptome changes also depend on the dose since low doses up to 0.5 Gy are related with cytokine cascades, while higher doses with ROS metabolism. We additionally identified distinct gene signatures for different types of radiation. Overall, our data suggest that different radiation types and doses can trigger distinct trajectories of cell-intrinsic and cell-extrinsic pathways that hold promise to be manipulated toward improving radiotherapy efficiency and reducing systemic radiotoxicities

Integrable structures in quantum field theory and string theory and the role of symmetry to exact calculations

In the context of the present dissertation, deformations of two-dimensional Conformal Field Theories (CFTs) with specific symmetries have been studied, while emphasis was given to the study of the properties of the aforementioned theories under the Renormalization Group (RG) flow. The symmetries of these models allow the exact, with respect to the deformation parameter, computation of physical quantities, with minimal to no use of perturbation theory. In this framework, the β-functions, the anomalous dimension of operators and the central charge C-functions have been computed for various generalizations of the original λ-deformed σ-models,using both field theory and gravity techniques. The results and methods are further generalized and applied also to cases of non integrable deformations of conformal field theories.Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής γίνεται μελέτη διδιάστατων ολοκληρώσιμων θεωριών πεδίου, οι οποίες κατασκευάζονται από την παραμόρφωση σύμμορφων θεωριών με τρόπο τέτοιο, ώστε να διατηρείται η ολοκληρωσιμότητά τους. Οι συμμετρίες που διέπουν αυτές τις θεωρίες καθιστούν δυνατό τον επακριβή υπολογισμό φυσικών μεγεθών ως προς την παράμετρο της παραμόρφωσης, και έμφαση δίνεται στον προσδιορισμό των συναρτήσεων της ομάδας επανακανονικοποίησης καθώς και της συνάρτησης κεντρικού φορτίου. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν γενικεύονται και επεκτείνονται και για την περίπτωση μη ολοκληρώσιμων παραμορφώσεων σύμμορφων θεωριών πεδίου

An exact symmetry in λ\lambda-deformed CFTs

We consider $\lambda$-deformed current algebra CFTs at level $k$, interpolating between an exact CFT in the UV and a PCM in the IR. By employing gravitational techniques, we derive the two-loop, in the large $k$ expansion, $\beta$-function. We find that this is covariant under a remarkable exact symmetry involving the coupling $\lambda$, the level $k$ and the adjoint quadratic Casimir of the group. Using this symmetry and CFT techniques, we are able to compute the Zamolodchikov metric, the anomalous dimension of the bilinear operator and the Zamolodchikov $C$-function at two-loops in the large $k$ expansion, as exact functions of the deformation parameter. Finally, we extend the above results to $\lambda$-deformed parafermionic algebra coset CFTs which interpolate between exact coset CFTs in the UV and a symmetric coset space in the IR.We consider λ-deformed current algebra CFTs at level k, interpolating between an exact CFT in the UV and a PCM in the IR. By employing gravitational techniques, we derive the two-loop, in the large k expansion, β-function. We find that this is covariant under a remarkable exact symmetry involving the coupling λ, the level k and the adjoint quadratic Casimir of the group. Using this symmetry and CFT techniques, we are able to compute the Zamolodchikov metric, the anomalous dimension of the bilinear operator and the Zamolodchikov C -function at two-loops in the large k expansion, as exact func- tions of the deformation parameter. Finally, we extend the above results to λ-deformed parafermionic algebra coset CFTs which interpolate between exact coset CFTs in the UV and a symmetric coset space in the IR