Electroweak measurements performed with data taken at the electron–positron collider LEP at CERN from 1995 to 2000 are reported. The combined data set considered in this report corresponds to a total luminosity of about 3 fb−1 collected by the four LEP experiments ALEPH, DELPHI, L3 and OPAL, at centre-of-mass energies ranging from 130 GeV to 209 GeV.Combining the published results of the four LEP experiments, the measurements include total and differential cross-sections in photon-pair, fermion-pair and four-fermion production, the latter resulting from both double-resonant WW and ZZ production as well as singly resonant production. Total and differential cross-sections are measured precisely, providing a stringent test of the Standard Model at centre-of-mass energies never explored before in electron–positron collisions. Final-state interaction effects in four-fermion production, such as those arising from colour reconnection and Bose–Einstein correlations between the two W decay systems arising in WW production, are searched for and upper limits on the strength of possible effects are obtained. The data are used to determine fundamental properties of the W boson and the electroweak theory. Among others, the mass and width of the W boson, mW and ΓW, the branching fraction of W decays to hadrons, B(W→had), and the trilinear gauge-boson self-couplings g1Z, κγ and λγ are determined to be: mW=80.376±0.033GeVΓW=2.195±0.083GeVB(W→had)=67.41±0.27%g1Z=0.984−0.020+0.018κγ=0.982±0.042λγ=−0.022±0.019.

The performance of muon reconstruction, identification, and triggering in CMS has been studied using 40 inverse picobarns of data collected in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV at the LHC in 2010. A few benchmark sets of selection criteria covering a wide range of physics analysis needs have been examined. For all considered selections, the efficiency to reconstruct and identify a muon with a transverse momentum pT larger than a few GeV is above 95% over the whole region of pseudorapidity covered by the CMS muon system, abs(eta) < 2.4, while the probability to misidentify a hadron as a muon is well below 1%. The efficiency to trigger on single muons with pT above a few GeV is higher than 90% over the full eta range, and typically substantially better. The overall momentum scale is measured to a precision of 0.2% with muons from Z decays. The transverse momentum resolution varies from 1% to 6% depending on pseudorapidity for muons with pT below 100 GeV and, using cosmic rays, it is shown to be better than 10% in the central region up to pT = 1 TeV. Observed distributions of all quantities are well reproduced by the Monte Carlo simulation.

The discovery by the ATLAS and CMS experiments of a new boson with mass around 125 GeV and with measured properties compatible with those of a Standard-Model Higgs boson, coupled with the absence of discoveries of phenomena beyond the Standard Model at the TeV scale, has triggered interest in ideas for future Higgs factories. A new circular e+e- collider hosted in a 80 to 100 km tunnel, TLEP, is among the most attractive solutions proposed so far. It has a clean experimental environment, produces high luminosity for top-quark, Higgs boson, W and Z studies, accommodates multiple detectors, and can reach energies up to the t-tbar threshold and beyond. It will enable measurements of the Higgs boson properties and of Electroweak Symmetry-Breaking (EWSB) parameters with unequalled precision, offering exploration of physics beyond the Standard Model in the multi-TeV range. Moreover, being the natural precursor of the VHE-LHC, a 100 TeV hadron machine in the same tunnel, it builds up a long-term vision for particle physics. Altogether, the combination of TLEP and the VHE-LHC offers, for a great cost effectiveness, the best precision and the best search reach of all options presently on the market. This paper presents a first appraisal of the salient features of the TLEP physics potential, to serve as a baseline for a more extensive design study.

Searches for the direct electroweak production of supersymmetric charginos, neutralinos, and sleptons in a variety of signatures with leptons and $$\mathrm{W}$$ , $$\mathrm{Z}$$ , and Higgs bosons are presented. Results are based on a sample of proton-proton collision data collected at center-of-mass energy $$\sqrt{s}=8\,\mathrm{TeV}$$ with the CMS detector in 2012, corresponding to an integrated luminosity of 19.5 $$\,\text {fb}^\text {-1}$$ . The observed event rates are in agreement with expectations from the standard model. These results probe charginos and neutralinos with masses up to 720 $$\,\text {GeV}$$ , and sleptons up to 260 $$\,\text {GeV}$$ , depending on the model details.

This document a outlines a set of simplified models for dark matter and its interactions with Standard Model particles. It is intended to summarize the main characteristics that these simplified models have when applied to dark matter searches at the LHC, and to provide a number of useful expressions for reference. The list of models includes both s-channel and t-channel scenarios. For s-channel, spin-0 and spin-1 mediations are discussed, and also realizations where the Higgs particle provides a portal between the dark and visible sectors. The guiding principles underpinning the proposed simplified models are spelled out, and some suggestions for implementation are presented.

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.

Abstract Ultrarelativistic nuclear collisions create a strongly interacting state of hot and dense quark–gluon matter that exhibits a remarkable collective flow behavior with minimal viscous dissipation. To gain deeper insights into its intrinsic nature and fundamental degrees of freedom, we determine the speed of sound in an extended volume of quark–gluon plasma using lead–lead (PbPb) collisions at a center-of-mass energy per nucleon pair of 5.02 TeV. The data were recorded by the CMS experiment at the CERN LHC and correspond to an integrated luminosity of 0.607 nb −1 . The measurement is performed by studying the multiplicity dependence of the average transverse momentum of charged particles emitted in head-on PbPb collisions. Our findings reveal that the speed of sound in this matter is nearly half the speed of light, with a squared value of 0.241 ± 0.002  ( stat ) ± 0.016  ( syst ) in natural units. The effective medium temperature, estimated using the mean transverse momentum, is 219 ± 8  ( syst )  MeV . The measured squared speed of sound at this temperature aligns precisely with predictions from lattice quantum chromodynamic (QCD) calculations. This result provides a stringent constraint on the equation of state of the created medium and direct evidence for a deconfined QCD phase being attained in relativistic nuclear collisions.

A bstract A search is presented for a third-generation leptoquark (LQ) coupled exclusively to a τ lepton and a b quark. The search is based on proton-proton collision data at a center-of-mass energy of 13 TeV recorded with the CMS detector, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb − 1 . Events with τ leptons and a varying number of jets originating from b quarks are considered, targeting the single and pair production of LQs, as well as nonresonant t -channel LQ exchange. An excess is observed in the data with respect to the background expectation in the combined analysis of all search regions. For a benchmark LQ mass of 2 TeV and an LQ-b-τ coupling strength of 2.5, the excess reaches a local significance of up to 2.8 standard deviations. Upper limits at the 95% confidence level are placed on the LQ production cross section in the LQ mass range 0.5–2.3 TeV, and up to 3 TeV for t -channel LQ exchange. Leptoquarks are excluded below masses of 1.22–1.88 TeV for different LQ models and varying coupling strengths up to 2.5. The study of nonresonant ττ production through t -channel LQ exchange allows lower limits on the LQ mass of up to 2.3 TeV to be obtained.

A combination of fifteen top quark mass measurements performed by the ATLAS and CMS experiments at the LHC is presented. The datasets used correspond to an integrated luminosity of up to 5 and 20  fb−1 of proton-proton collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV, respectively. The combination includes measurements in top quark pair events that exploit both the semileptonic and hadronic decays of the top quark, and a measurement using events enriched in single top quark production via the electroweak t channel. The combination accounts for the correlations between measurements and achieves an improvement in the total uncertainty of 31% relative to the most precise input measurement. The result is mt=172.52±0.14(stat)±0.30(syst)  GeV, with a total uncertainty of 0.33 GeV. © 2024 CERN, for the CMS and ATLASs Collaboration 2024 CERN

A combination of the results of several searches for the electroweak production of the supersymmetric partners of standard model bosons, and of charged leptons, is presented. All searches use proton-proton collision data at s=13  TeV recorded with the CMS detector at the LHC in 2016–2018. The analyzed data correspond to an integrated luminosity of up to 137  fb−1. The results are interpreted in terms of simplified models of supersymmetry. Two new interpretations are added with this combination: a model spectrum with the bino as the lightest supersymmetric particle together with mass-degenerate Higgsinos decaying to the bino and a standard model boson, and the compressed-spectrum region of a previously studied model of slepton pair production. Improved analysis techniques are employed to optimize sensitivity for the compressed spectra in the wino and slepton pair production models. The results are consistent with expectations from the standard model. The combination provides a more comprehensive coverage of the model parameter space than the individual searches, extending the exclusion by up to 125 GeV, and also targets some of the intermediate gaps in the mass coverage. © 2024 CERN, for the CMS Collaboration 2024 CERN