A measurement of the inelastic proton-proton cross section with the CMS detector at a center-of-mass energy of $\sqrt{s} =$ 13 TeV is presented. The analysis is based on events with energy deposits in the forward calorimeters, which cover pseudorapidities of -6.6 $< \eta <$ -3.0 and +3.0 $< \eta <$ +5.2. An inelastic cross section of 68.6 $\pm$ 0.5 (syst) $\pm$ 1.6 (lumi) mb is obtained for events with $M_\mathrm{X} >$ 4.1 GeV and/or $M_\mathrm{Y} >$ 13 GeV, where $M_\mathrm{X}$ and $M_\mathrm{Y}$ are the masses of the diffractive dissociation systems at negative and positive pseudorapidities, respectively. The results are compared with those from other experiments as well as to predictions from high-energy hadron-hadron interaction models.

A search is presented for single production of a vector-like quark (T) decaying to a Z boson and a top quark, with the Z boson decaying leptonically and the top quark decaying hadronically. The search uses data collected by the CMS experiment in proton–proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV in 2016, corresponding to an integrated luminosity of 35.9. The presence of forward jets is a particular characteristic of single production of vector-like quarks that is used in the analysis. For the first time, different T quark width hypotheses are studied, from negligibly small to 30% of the new particle mass. At the 95% confidence level, the product of cross section and branching fraction is excluded above values in the range 0.26–0.04 pb for T quark masses in the range 0.7–1.7 TeV, assuming a negligible width. A similar sensitivity is observed for widths of up to 30% of the T quark mass. The production of a heavy boson decaying to Tt, with , is also searched for, and limits on the product of cross section and branching fractions for this process are set between 0.13 and 0.06 pb for boson masses in the range from 1.5 to 2.5 TeV.

A bstract A search is presented for a singly produced third-generation scalar leptoquark decaying to a τ lepton and a bottom quark. Associated production of a leptoquark and a τ lepton is considered, leading to a final state with a bottom quark and two τ leptons. The search uses proton-proton collision data at a center-of-mass energy of 13 TeV recorded with the CMS detector, corresponding to an integrated luminosity of 35.9 fb −1 . Upper limits are set at 95% confidence level on the production cross section of the third-generation scalar leptoquarks as a function of their mass. From a comparison of the results with the theoretical predictions, a third-generation scalar leptoquark decaying to a τ lepton and a bottom quark, assuming unit Yukawa coupling ( λ ), is excluded for masses below 740 GeV. Limits are also set on λ of the hypothesized leptoquark as a function of its mass. Above λ = 1.4, this result provides the best upper limit on the mass of a third-generation scalar leptoquark decaying to a τ lepton and a bottom quark.

The production of ϒ(2S) and ϒ(3S) mesons in lead-lead (Pb-Pb) and proton-proton (pp) collisions is studied in their dimuon decay channel using the CMS detector at the LHC. The ϒ(3S) meson is observed for the first time in Pb-Pb collisions, with a significance above 5 standard deviations. The ratios of yields measured in Pb-Pb and pp collisions are reported for both the ϒ(2S) and ϒ(3S) mesons, as functions of transverse momentum and Pb-Pb collision centrality. These ratios, when appropriately scaled, are significantly less than unity, indicating a suppression of ϒ yields in Pb-Pb collisions. This suppression increases from peripheral to central Pb-Pb collisions. Furthermore, the suppression is stronger for ϒ(3S) mesons compared to ϒ(2S) mesons, extending the pattern of sequential suppression of quarkonium states in nuclear collisions previously seen for the J/ψ, ψ(2S), ϒ(1S), and ϒ(2S) mesons. © 2024 CERN, for the CMS Collaboration 2024 CERN

A search is presented for high-mass exclusive diphoton production via photon-photon fusion in proton-proton collisions at s=13  TeV in events where both protons survive the interaction. The analysis utilizes data corresponding to an integrated luminosity of 103  fb−1 collected in 2016–2018 with the central CMS detector and the CMS and TOTEM precision proton spectrometer (PPS). Events that have two photons with high transverse momenta (pTγ>100  GeV), back-to-back in azimuth, and with a large diphoton invariant mass (mγγ>350  GeV) are selected. To remove the dominant inclusive diphoton backgrounds, the kinematic properties of the protons detected in PPS are required to match those of the central diphoton system. Only events having opposite-side forward protons detected with a fractional momentum loss between 0.035 and 0.15 (0.18) for the detectors on the negative (positive) side of CMS are considered. One exclusive diphoton candidate is observed for an expected background of 1.1 events. Limits at 95% confidence level are derived for the four-photon anomalous coupling parameters |ζ1|<0.073  TeV−4 and |ζ2|<0.15  TeV−4, using an effective field theory. Additionally, upper limits are placed on the production of axionlike particles with coupling strength to photons f−1 that varies from 0.03  TeV−1 to 1  TeV−1 over the mass range from 500 to 2000 GeV. © 2024 CERN, for the CMS and TOTEMs Collaboration 2024 CERN