Properties of the Higgs boson with mass near 125 $$\,\text {GeV}$$ are measured in proton-proton collisions with the CMS experiment at the LHC. Comprehensive sets of production and decay measurements are combined. The decay channels include $$\gamma \gamma $$ , $$\mathrm{Z}\mathrm{Z}$$ , $$\mathrm{W}\mathrm{W}$$ , $$\tau \tau $$ , $$\mathrm{b} \mathrm{b} $$ , and $$\mu \mu $$ pairs. The data samples were collected in 2011 and 2012 and correspond to integrated luminosities of up to 5.1 $$\,\text {fb}^\text {-1}$$ at 7 $$\,\text {TeV}$$ and up to 19.7 $$\,\text {fb}^\text {-1}$$ at 8 $$\,\text {TeV}$$ . From the high-resolution $$\gamma \gamma $$ and $$\mathrm{Z}\mathrm{Z}$$ channels, the mass of the Higgs boson is determined to be $$125.02\,^{+0.26}_{-0.27} \,\text {(stat)} \,^{+0.14}_{-0.15} \,\text {(syst)} \,\text {GeV} $$ . For this mass value, the event yields obtained in the different analyses tagging specific decay channels and production mechanisms are consistent with those expected for the standard model Higgs boson. The combined best-fit signal relative to the standard model expectation is $$1.00\,\pm 0.09\,\text {(stat)} \,^{+0.08}_{-0.07}\,\text {(theo)} \,\pm 0.07\,\text {(syst)} $$ at the measured mass. The couplings of the Higgs boson are probed for deviations in magnitude from the standard model predictions in multiple ways, including searches for invisible and undetected decays. No significant deviations are found.

This paper describes the CMS trigger system and its performance during Run 1 of the LHC. The trigger system consists of two levels designed to select events of potential physics interest from a GHz (MHz) interaction rate of proton-proton (heavy ion) collisions. The first level of the trigger is implemented in hardware, and selects events containing detector signals consistent with an electron, photon, muon, τ lepton, jet, or missing transverse energy. A programmable menu of up to 128 object-based algorithms is used to select events for subsequent processing. The trigger thresholds are adjusted to the LHC instantaneous luminosity during data taking in order to restrict the output rate to 100 kHz, the upper limit imposed by the CMS readout electronics. The second level, implemented in software, further refines the purity of the output stream, selecting an average rate of 400 Hz for offline event storage. The objectives, strategy and performance of the trigger system during the LHC Run 1 are described.

New sets of parameters (“tunes”) for the underlying-event (UE) modelling of the pythia8, pythia6 and herwig++ Monte Carlo event generators are constructed using different parton distribution functions. Combined fits to CMS UE proton–proton ( $$\mathrm {p}\mathrm {p}$$ ) data at $$\sqrt{s} = 7\,\text {TeV} $$ and to UE proton–antiproton ( $$\mathrm {p}\overline{\mathrm{p}} $$ ) data from the CDF experiment at lower $$\sqrt{s}$$ , are used to study the UE models and constrain their parameters, providing thereby improved predictions for proton–proton collisions at 13 $$\,\text {TeV}$$ . In addition, it is investigated whether the values of the parameters obtained from fits to UE observables are consistent with the values determined from fitting observables sensitive to double-parton scattering processes. Finally, comparisons are presented of the UE tunes to “minimum bias” (MB) events, multijet, and Drell–Yan ( $$ \mathrm{q} \overline{\mathrm{q}} \rightarrow \mathrm{Z}/ \gamma ^* \rightarrow $$ lepton-antilepton+jets) observables at 7 and 8 $$\,\text {TeV}$$ , as well as predictions for MB and UE observables at 13 $$\,\text {TeV}$$ .

Improved jet energy scale corrections, based on a data sample corresponding to an integrated luminosity of 19.7 inverse-femtobarns collected by the CMS experiment in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 8 TeV, are presented. The corrections as a function of pseudorapidity eta and transverse momentum pT are extracted from data and simulated events combining several channels and methods. They account successively for the effects of pileup, uniformity of the detector response, and residual data-simulation jet energy scale differences. Further corrections, depending on the jet flavor and distance parameter (jet size) R, are also presented. The jet energy resolution is measured in data and simulated events and is studied as a function of pileup, jet size, and jet flavor. Typical jet energy resolutions at the central rapidities are 15-20% at 30 GeV, about 10% at 100 GeV, and 5% at 1 TeV. The studies exploit events with dijet topology, as well as photon+jet, Z+jet and multijet events. Several new techniques are used to account for the various sources of jet energy scale corrections, and a full set of uncertainties, and their correlations, are provided. The final uncertainties on the jet energy scale are below 3% across the phase space considered by most analyses (pT > 30 GeV and abs(eta) < 5.0). In the barrel region (abs(eta) < 1.3) an uncertainty below 1% for pT > 30 GeV is reached, when excluding the jet flavor uncertainties, which are provided separately for different jet flavors. A new benchmark for jet energy scale determination at hadron colliders is achieved with 0.32% uncertainty for jets with pT of the order of 165-330 GeV, and abs(eta) < 0.8.

The properties of a Higgs boson candidate are measured in the H to ZZ to 4l decay channel, with l = e, mu, using data from pp collisions corresponding to an integrated luminosity of 5.1 inverse femtobarns at the center-of-mass energy of sqrt(s) = 7 TeV and 19.7 inverse femtobarns at sqrt(s) = 8 TeV, recorded with the CMS detector at the LHC. The new boson is observed as a narrow resonance with a local significance of 6.8 standard deviations, a measured mass of 125.6 +- 0.4 (stat) +- 0.2 (syst) GeV, and a total width less than 3.4 GeV at the 95% confidence level. The production cross section of the new boson times its branching fraction to four leptons is measured to be 0.93 +0.26 -0.23 (stat) +0.13 -0.09 (syst) times that predicted by the standard model. Its spin-parity properties are found to be consistent with the expectations for the standard model Higgs boson. The hypotheses of a pseudoscalar and all tested spin-one boson hypotheses are excluded at the 99% confidence level or higher. All tested spin-two boson hypotheses are excluded at the 95% confidence level or higher.

Combined analysis of proton-proton collision data from the Large Hadron Collider at CERN by the CMS and LHCb collaborations leads to the observation of the extremely rare decay of the strange B meson into muons; the result is compatible with the standard model of particle physics, and does not show any signs of new physics, such as supersymmetry. When searching for physics beyond the standard model of particle physics, one promising route is to consider processes at very high energies that can be produced in particle colliders. Here, the CMS and LHCb collaborations working at the Large Hadron Collider at CERN, the largest particle accelerator in the world, report the observation of the extremely rare decay of a B meson into muons. In this decay, discrepancies from the standard model predictions might point towards supersymmetry which is thought to be a plausible candidate for a theory beyond the standard model. The combined results from the CMS and LHCb collaborations, however, confirm the standard model and do not show any signs of supersymmetry. The restart of the Large Hadron Collider this spring with higher operation energies will increase the production rate of B mesons and might bring new surprises and constraints for theories beyond the standard model of particle physics. The standard model of particle physics describes the fundamental particles and their interactions via the strong, electromagnetic and weak forces. It provides precise predictions for measurable quantities that can be tested experimentally. The probabilities, or branching fractions, of the strange B meson ( ) and the B0 meson decaying into two oppositely charged muons (μ+ and μ−) are especially interesting because of their sensitivity to theories that extend the standard model. The standard model predicts that the and decays are very rare, with about four of the former occurring for every billion mesons produced, and one of the latter occurring for every ten billion B0 mesons1. A difference in the observed branching fractions with respect to the predictions of the standard model would provide a direction in which the standard model should be extended. Before the Large Hadron Collider (LHC) at CERN2 started operating, no evidence for either decay mode had been found. Upper limits on the branching fractions were an order of magnitude above the standard model predictions. The CMS (Compact Muon Solenoid) and LHCb (Large Hadron Collider beauty) collaborations have performed a joint analysis of the data from proton–proton collisions that they collected in 2011 at a centre-of-mass energy of seven teraelectronvolts and in 2012 at eight teraelectronvolts. Here we report the first observation of the µ+µ− decay, with a statistical significance exceeding six standard deviations, and the best measurement so far of its branching fraction. Furthermore, we obtained evidence for the µ+µ− decay with a statistical significance of three standard deviations. Both measurements are statistically compatible with standard model predictions and allow stringent constraints to be placed on theories beyond the standard model. The LHC experiments will resume taking data in 2015, recording proton–proton collisions at a centre-of-mass energy of 13 teraelectronvolts, which will approximately double the production rates of and B0 mesons and lead to further improvements in the precision of these crucial tests of the standard model.

Observation of the diphoton decay mode of the recently discovered Higgs boson and measurement of some of its properties are reported. The analysis uses the entire dataset collected by the CMS experiment in proton-proton collisions during the 2011 and 2012 LHC running periods. The data samples correspond to integrated luminosities of 5.1 inverse femtobarns at sqrt(s) = 7 TeV and 19.7 inverse femtobarns at 8 TeV. A clear signal is observed in the diphoton channel at a mass close to 125 GeV with a local significance of 5.7 sigma, where a significance of 5.2 sigma is expected for the standard model Higgs boson. The mass is measured to be 124.70 +/- 0.34 GeV = 124.70 +/- 0.31 (stat) +/- 0.15 (syst) GeV, and the best-fit signal strength relative to the standard model prediction is 1.14 +0.26/-0.23 = 1.14 +/- 0.21 (stat) +0.09/-0.05 (syst) +0.13/-0.09 (theo). Additional measurements include the signal strength modifiers associated with different production mechanisms, and hypothesis tests between spin-0 and spin-2 models.

Results are presented from a search for particle dark matter (DM), extra dimensions, and unparticles using events containing a jet and an imbalance in transverse momentum. The data were collected by the CMS detector in proton-proton collisions at the LHC and correspond to an integrated luminosity of 19.7 inverse femtobarns at a centre-of-mass energy of 8 TeV. The number of observed events is found to be consistent with the standard model prediction. Limits are placed on the DM-nucleon scattering cross section as a function of the DM particle mass for spin-dependent and spin-independent interactions. Limits are also placed on the scale parameter M[D] in the ADD model of large extra dimensions, and on the unparticle model parameter Lambda[U]. The constraints on ADD models and unparticles are the most stringent limits in this channel and those on the DM-nucleon scattering cross section are an improvement over previous collider results.

Measurements of two- and multi-particle angular correlations in pp collisions at s=5,7, and 13TeV are presented as a function of charged-particle multiplicity. The data, corresponding to integrated luminosities of 1.0pb−1 (5 TeV), 6.2pb−1 (7 TeV), and 0.7pb−1 (13 TeV), were collected using the CMS detector at the LHC. The second-order (v2) and third-order (v3) azimuthal anisotropy harmonics of unidentified charged particles, as well as v2 of KS0 and Λ/Λ‾ particles, are extracted from long-range two-particle correlations as functions of particle multiplicity and transverse momentum. For high-multiplicity pp events, a mass ordering is observed for the v2 values of charged hadrons (mostly pions), KS0, and Λ/Λ‾, with lighter particle species exhibiting a stronger azimuthal anisotropy signal below pT≈2GeV/c. For 13 TeV data, the v2 signals are also extracted from four- and six-particle correlations for the first time in pp collisions, with comparable magnitude to those from two-particle correlations. These observations are similar to those seen in pPb and PbPb collisions, and support the interpretation of a collective origin for the observed long-range correlations in high-multiplicity pp collisions.

The study of the spin-parity and tensor structure of the interactions of the recently discovered Higgs boson is performed using the $H\ensuremath{\rightarrow}ZZ,Z{\ensuremath{\gamma}}^{*},{\ensuremath{\gamma}}^{*}{\ensuremath{\gamma}}^{*}\ensuremath{\rightarrow}4\ensuremath{\ell}$, $H\ensuremath{\rightarrow}WW\ensuremath{\rightarrow}\ensuremath{\ell}\ensuremath{\nu}\ensuremath{\ell}\ensuremath{\nu}$, and $H\ensuremath{\rightarrow}\ensuremath{\gamma}\ensuremath{\gamma}$ decay modes. The full data set recorded by the CMS experiment during the LHC run 1 is used, corresponding to an integrated luminosity of up to $5.1\text{ }\text{ }{\mathrm{fb}}^{\ensuremath{-}1}$ at a center-of-mass energy of 7 TeV and up to $19.7\text{ }\text{ }{\mathrm{fb}}^{\ensuremath{-}1}$ at 8 TeV. A wide range of spin-two models is excluded at a 99% confidence level or higher, or at a 99.87% confidence level for the minimal gravitylike couplings, regardless of whether assumptions are made on the production mechanism. Any mixed-parity spin-one state is excluded in the $ZZ$ and $WW$ modes at a greater than 99.999% confidence level. Under the hypothesis that the resonance is a spin-zero boson, the tensor structure of the interactions of the Higgs boson with two vector bosons $ZZ$, $Z\ensuremath{\gamma}$, $\ensuremath{\gamma}\ensuremath{\gamma}$, and $WW$ is investigated and limits on eleven anomalous contributions are set. Tighter constraints on anomalous $HVV$ interactions are obtained by combining the $HZZ$ and $HWW$ measurements. All observations are consistent with the expectations for the standard model Higgs boson with the quantum numbers ${J}^{\mathrm{PC}}={0}^{++}$.