Results on two-particle angular correlations for charged particles emitted in proton-proton collisions at center-of-mass energies of 0.9, 2.36, and 7 TeV are presented, using data collected with the CMS detector over a broad range of pseudorapidity (η) and azimuthal angle (ϕ). Short-range correlations in Δη, which are studied in minimum bias events, are characterized using a simple “independent cluster” parametrization in order to quantify their strength (cluster size) and their extent in η (cluster decay width). Long-range azimuthal correlations are studied differentially as a function of charged particle multiplicity and particle transverse momentum using a 980 nb−1 data set at 7 TeV. In high multiplicity events, a pronounced structure emerges in the two-dimensional correlation function for particle pairs with intermediate p T of 1–3 GeV/c, 2.0 < |Δη| < 4.8 and Δϕ ≈ 0. This is the first observation of such a long-range, near-side feature in two-particle correlation functions in pp or $$ p\overline p $$ collisions.

Jet production in PbPb collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of 2.76 TeV was studied with the CMS detector at the LHC, using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 6.7 inverse microbarns. Jets are reconstructed using the energy deposited in the CMS calorimeters and studied as a function of collision centrality. With increasing collision centrality, a striking imbalance in dijet transverse momentum is observed, consistent with jet quenching. The observed effect extends from the lower cut-off used in this study (jet transverse momentum = 120 GeV/c) up to the statistical limit of the available data sample (jet transverse momentum approximately 210 GeV/c). Correlations of charged particle tracks with jets indicate that the momentum imbalance is accompanied by a softening of the fragmentation pattern of the second most energetic, away-side jet. The dijet momentum balance is recovered when integrating low transverse momentum particles distributed over a wide angular range relative to the direction of the away-side jet.

Results on two-particle angular correlations for charged particles emitted in pPb collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of 5.02 TeV are presented. The analysis uses two million collisions collected with the CMS detector at the LHC. The correlations are studied over a broad range of pseudorapidity, eta, and full azimuth, phi, as a function of charged particle multiplicity and particle transverse momentum, pt. In high-multiplicity events, a long-range (2 < abs(Delta(eta)) < 4), near-side (Delta(phi) approximately 0) structure emerges in the two-particle Delta(eta)-Delta(phi) correlation functions. This is the first observation of such correlations in proton-nucleus collisions, resembling the ridge-like correlations seen in high-multiplicity pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV and in AA collisions over a broad range of center-of-mass energies. The correlation strength exhibits a pronounced maximum in the range of pt = 1-1.5 GeV and an approximately linear increase with charged particle multiplicity for high-multiplicity events. These observations are qualitatively similar to those in pp collisions when selecting the same observed particle multiplicity, while the overall strength of the correlations is significantly larger in pPb collisions.

A detailed description is reported of the analysis used by the CMS Collaboration in the search for the standard model Higgs boson in pp collisions at the LHC, which led to the observation of a new boson. The data sample corresponds to integrated luminosities up to 5.1 inverse femtobarns at sqrt(s) = 7 TeV, and up to 5.3 inverse femtobarns at sqrt(s) = 8 TeV. The results for five Higgs boson decay modes gamma gamma, ZZ, WW, tau tau, and bb, which show a combined local significance of 5 standard deviations near 125 GeV, are reviewed. A fit to the invariant mass of the two high resolution channels, gamma gamma and ZZ to 4 ell, gives a mass estimate of 125.3 +/- 0.4 (stat) +/- 0.5 (syst) GeV. The measurements are interpreted in the context of the standard model Lagrangian for the scalar Higgs field interacting with fermions and vector bosons. The measured values of the corresponding couplings are compared to the standard model predictions. The hypothesis of custodial symmetry is tested through the measurement of the ratio of the couplings to the W and Z bosons. All the results are consistent, within their uncertainties, with the expectations for a standard model Higgs boson.

Charged-hadron transverse-momentum and pseudorapidity distributions in proton-proton collisions at $\sqrt{s}=7\text{ }\text{ }\mathrm{TeV}$ are measured with the inner tracking system of the CMS detector at the LHC. The charged-hadron yield is obtained by counting the number of reconstructed hits, hit pairs, and fully reconstructed charged-particle tracks. The combination of the three methods gives a charged-particle multiplicity per unit of pseudorapidity $d{N}_{\mathrm{ch}}/d\ensuremath{\eta}{|}_{|\ensuremath{\eta}|<0.5}=5.78\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.01(\mathrm{stat})\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.23(\mathrm{syst})$ for non-single-diffractive events, higher than predicted by commonly used models. The relative increase in charged-particle multiplicity from $\sqrt{s}=0.9$ to 7 TeV is $[66.1\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}1.0(\mathrm{stat})\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}4.2(\mathrm{syst})]%$. The mean transverse momentum is measured to be $0.545\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.005(\mathrm{stat})\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.015(\mathrm{syst})\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}/c$. The results are compared with similar measurements at lower energies.

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.

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.

Triple-GEM detector technology was recently selected by CMS for a part of the upgrade of its forward muon detector system as GEM detectors provide a stable operation in the high radiation environment expected during the future High-Luminosity phase of the Large Hadron Collider (HL-LHC). In a first step, GEM chambers (detectors) will be installed in the innermost muon endcap station in the $1.6<\left|\eta\right|<2.2$ pseudo-rapidity region, mainly to control level-1 muon trigger rates after the second LHC Long Shutdown. These new chambers will add redundancy to the muon system in the $\eta$-region where the background rates are high, and the bending of the muon trajectories due to the CMS magnetic field is small. A novel construction technique for such chambers has been developed in such a way where foils are mounted onto a single stack and then uniformly stretched mechanically, avoiding the use of spacers and glue inside the active gas volume. We describe the layout, the stretching mechanism and the overall assembly technique of such GEM chambers.