The CMS apparatus was identified, a few years before the start of the LHC operation at CERN, to feature properties well suited to particle-flow (PF) reconstruction: a highly-segmented tracker, a fine-grained electromagnetic calorimeter, a hermetic hadron calorimeter, a strong magnetic field, and an excellent muon spectrometer. A fully-fledged PF reconstruction algorithm tuned to the CMS detector was therefore developed and has been consistently used in physics analyses for the first time at a hadron collider. For each collision, the comprehensive list of final-state particles identified and reconstructed by the algorithm provides a global event description that leads to unprecedented CMS performance for jet and hadronic tau decay reconstruction, missing transverse momentum determination, and electron and muon identification. This approach also allows particles from pileup interactions to be identified and enables efficient pileup mitigation methods. The data collected by CMS at a centre-of-mass energy of 8 TeV show excellent agreement with the simulation and confirm the superior PF performance at least up to an average of 20 pileup interactions.

A bstract Properties of the Higgs boson are measured in the H → ZZ → 4ℓ (ℓ = e, μ ) decay channel. A data sample of proton-proton collisions at $$ \sqrt{s}=13 $$ s=13 TeV, collected with the CMS detector at the LHC and corresponding to an integrated luminosity of 35.9 fb −1 is used. The signal strength modifier μ , defined as the ratio of the observed Higgs boson rate in the H → ZZ → 4ℓ decay channel to the standard model expectation, is measured to be μ = 1.05 − 0.17 + 0.19 at m H = 125.09 GeV, the combined ATLAS and CMS measurement of the Higgs boson mass. The signal strength modifiers for the individual Higgs boson production modes are also measured. The cross section in the fiducial phase space defined by the requirements on lepton kinematics and event topology is measured to be 2. 92 − 0.44 + 0.48 (stat) − 0.24 + 0.28 (syst)fb, which is compatible with the standard model prediction of 2.76 ± 0.14 fb. Differential cross sections are reported as a function of the transverse momentum of the Higgs boson, the number of associated jets, and the transverse momentum of the leading associated jet. The Higgs boson mass is measured to be m H = 125.26 ± 0.21 GeV and the width is constrained using the on-shell invariant mass distribution to be Γ H < 1.10 GeV, at 95% confidence level.

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.

The performance of missing transverse energy reconstruction algorithms is presented using √s=8 TeV proton-proton (pp) data collected with the CMS detector. Events with anomalous missing transverse energy are studied, and the performance of algorithms used to identify and remove these events is presented. The scale and resolution for missing transverse energy, including the effects of multiple pp interactions (pileup), are measured using events with an identified Z boson or isolated photon, and are found to be well described by the simulation. Novel missing transverse energy reconstruction algorithms developed specifically to mitigate the effects of large numbers of pileup interactions on the missing transverse energy resolution are presented. These algorithms significantly reduce the dependence of the missing transverse energy resolution on pileup interactions. Finally, an algorithm that provides an estimate of the significance of the missing transverse energy is presented, which is used to estimate the compatibility of the reconstructed missing transverse energy with a zero nominal value.

A search is presented for long-lived charged particles that decay within the CMS detector and produce the signature of a disappearing track. Disappearing tracks are identified as those with little or no associated calorimeter energy deposits and with missing hits in the outer layers of the tracker. The search uses proton-proton collision data recorded at $$ \sqrt{s}=8 $$ TeV that corresponds to an integrated luminosity of 19.5 fb−1. The results of the search are interpreted in the context of the anomaly-mediated supersymmetry breaking (AMSB) model. The number of observed events is in agreement with the background expectation, and limits are set on the cross section of direct electroweak chargino production in terms of the chargino mass and mean proper lifetime. At 95% confidence level, AMSB models with a chargino mass less than 260 GeV, corresponding to a mean proper lifetime of 0.2 ns, are excluded.

A search for the resonant production of high-mass photon pairs is presented. The analysis is based on samples of proton-proton collision data collected by the CMS experiment at center-of-mass energies of 8 and 13 TeV, corresponding to integrated luminosities of 19.7 and 3.3 fb^{-1}, respectively. The interpretation of the search results focuses on spin-0 and spin-2 resonances with masses between 0.5 and 4 TeV and with widths, relative to the mass, between 1.4×10^{-4} and 5.6×10^{-2}. Limits are set on scalar resonances produced through gluon-gluon fusion, and on Randall-Sundrum gravitons. A modest excess of events compatible with a narrow resonance with a mass of about 750 GeV is observed. The local significance of the excess is approximately 3.4 standard deviations. The significance is reduced to 1.6 standard deviations once the effect of searching under multiple signal hypotheses is considered. More data are required to determine the origin of this excess.

A search for narrow resonances in dielectron and dimuon invariant mass spectra has been performed using data obtained from proton–proton collisions at s=13TeV collected with the CMS detector. The integrated luminosity for the dielectron sample is 2.7 fb−1 and for the dimuon sample 2.9 fb−1. The sensitivity of the search is increased by combining these data with a previously analyzed set of data obtained at s=8TeV and corresponding to a luminosity of 20 fb−1. No evidence for non-standard-model physics is found, either in the 13 TeV data set alone, or in the combined data set. Upper limits on the product of production cross section and branching fraction have also been calculated in a model-independent manner to enable interpretation in models predicting a narrow dielectron or dimuon resonance structure. Limits are set on the masses of hypothetical particles that could appear in new-physics scenarios. For the ZSSM′ particle, which arises in the sequential standard model, and for the superstring inspired Zψ′ particle, 95% confidence level lower mass limits for the combined data sets and combined channels are found to be 3.37 and 2.82 TeV, respectively. The corresponding limits for the lightest Kaluza–Klein graviton arising in the Randall–Sundrum model of extra dimensions with coupling parameters 0.01 and 0.10 are 1.46 and 3.11 TeV, respectively. These results significantly exceed the limits based on the 8 TeV LHC data.

A search for new physics is performed using events with two isolated same-sign leptons, two or more jets, and missing transverse momentum. The results are based on a sample of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV recorded with the CMS detector at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 2.3 inverse femtobarns. Multiple search regions are defined by classifying events in terms of missing transverse momentum, the scalar sum of jet transverse momenta, the transverse mass associated with a W boson candidate, the number of jets, the number of b quark jets, and the transverse momenta of the leptons in the event. The analysis is sensitive to a wide variety of possible signals beyond the standard model. No excess above the standard model background expectation is observed. Constraints are set on various supersymmetric models, with gluinos and bottom squarks excluded for masses up to 1300 and 680 GeV, respectively, at the 95% confidence level. Upper limits on the cross sections for the production of two top quark-antiquark pairs (119 fb) and two same-sign top quarks (1.7 pb) are also obtained. Selection efficiencies and model independent limits are provided to allow further interpretations of the results.

The cross section for the production of single top quarks in the t channel is measured in proton-proton collisions at 13 TeV with the CMS detector at the LHC. The analyzed data correspond to an integrated luminosity of 2.2 inverse femtobarns. The event selection requires one muon and two jets where one of the jets is identified as originating from a bottom quark. Several kinematic variables are then combined into a multivariate discriminator to distinguish signal from background events. A fit to the distribution of the discriminating variable yields a total cross section of 238 +/- 13 (stat) +/- 29 (syst) pb and a ratio of top quark and top antiquark production of R[t-ch.] = 1.81 +/- 0.18 (stat) +/- 0.15 (syst). From the total cross section the absolute value of the CKM matrix element V[tb] is calculated to be 1.05 +/- 0.07 (exp) +/- 0.02 (theo). All results are in agreement with the standard model predictions.