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.

A search for a standard model Higgs boson decaying into a pair of τ leptons is performed using events recorded by the CMS experiment at the LHC in 2011 and 2012. The dataset corresponds to an integrated luminosity of 4.9 fb−1 at a centre-of-mass energy of 7 TeV and 19.7 fb−1 at 8 TeV. Each τ lepton decays hadronically or leptonically to an electron or a muon, leading to six different final states for the τ -lepton pair, all considered in this analysis. An excess of events is observed over the expected background contributions, with a local significance larger than 3 standard deviations for m H values between 115 and 130 GeV. The best fit of the observed H → τ τ signal cross section times branching fraction for m H = 125 GeV is 0.78 ± 0.27 times the standard model expectation. These observations constitute evidence for the 125 GeV Higgs boson decaying to a pair of τ leptons.

The top-antitop quark (t t-bar) production cross section is measured in proton-proton collisions at sqrt(s) = 8 TeV with the CMS experiment at the LHC, using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 5.3 inverse femtobarns. The measurement is performed by analysing events with a pair of electrons or muons, or one electron and one muon, and at least two jets, one of which is identified as originating from hadronisation of a bottom quark. The measured cross section is 239 +/- 2 (stat.) +/- 11 (syst.) +/- 6 (lum.) pb, for an assumed top-quark mass of 172.5 GeV, in agreement with the prediction of the standard model.

An inclusive search for supersymmetric processes that produce final states with jets and missing transverse energy is performed in pp collisions at a centre-of-mass energy of 8 TeV. The data sample corresponds to an integrated luminosity of 11.7 fb

Measurements of inclusive jet and dijet production cross sections are presented. Data from LHC proton-proton collisions at √s=7 TeV, corresponding to 5.0 fb−1 of integrated luminosity, have been collected with the CMS detector. Jets are reconstructed up to rapidity 2.5, transverse momentum 2 TeV, and dijet invariant mass 5 TeV, using the anti-kT clustering algorithm with distance parameter R=0.7. The measured cross sections are corrected for detector effects and compared to perturbative QCD predictions at next-to-leading order, using five sets of parton distribution functions.2 MoreReceived 29 December 2012Publisher error corrected 12 June 2013DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.87.112002This article is available under the terms of the Creative Commons Attribution 3.0 License. Further distribution of this work must maintain attribution to the author(s) and the published article's title, journal citation, and DOI.© 2013 CERN, for the CMS Collaboration

A bstract Jet fragmentation in pp and PbPb collisions at a centre-of-mass energy of 2.76 TeV per nucleon pair was studied using data collected with the CMS detector at the LHC. Fragmentation functions are constructed using charged-particle tracks with transverse momenta p T > 4 GeV/ c for dijet events with a leading jet of p T > 100 GeV/ c . The fragmentation functions in PbPb events are compared to those in pp data as a function of collision centrality, as well as dijet- p T imbalance. Special emphasis is placed on the most central PbPb events including dijets with unbalanced momentum, indicative of energy loss of the hard scattered parent partons. The fragmentation patterns for both the leading and subleading jets in PbPb collisions agree with those seen in pp data at 2.76 TeV. The results provide evidence that, despite the large parton energy loss observed in PbPb collisions, the partition of the remaining momentum within the jet cone into high- p T particles is not strongly modified in comparison to that observed for jets in vacuum.

A search is performed for long-lived particles that decay into final states that include a pair of electrons or a pair of muons. The experimental signature is a distinctive topology consisting of a pair of charged leptons originating from a displaced secondary vertex. Events corresponding to an integrated luminosity of $19.6\text{ }(20.5)\text{ }\text{ }{\mathrm{fb}}^{\ensuremath{-}1}$ in the electron (muon) channel were collected with the CMS detector at the CERN LHC in proton-proton collisions at $\sqrt{s}=8\text{ }\text{ }\mathrm{TeV}$. No significant excess is observed above standard model expectations. Upper limits on the product of the cross section and branching fraction of such a signal are presented as a function of the long-lived particle's mean proper decay length. The limits are presented in an approximately model-independent way, allowing them to be applied to a wide class of models yielding the above topology. Over much of the investigated parameter space, the limits obtained are the most stringent to date. In the specific case of a model in which a Higgs boson in the mass range $125--1000\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}/{c}^{2}$ decays into a pair of long-lived neutral bosons in the mass range $20--350\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}/{c}^{2}$, each of which can then decay to dileptons, the upper limits obtained are typically in the range 0.2--10 fb for mean proper decay lengths of the long-lived particles in the range 0.01--100 cm. In the case of the lowest Higgs mass considered ($125\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}/{c}^{2}$), the limits are in the range 2--50 fb. These limits are sensitive to Higgs boson branching fractions as low as $1{0}^{\ensuremath{-}4}$.

Measurements are presented of the associated production of a W boson and a charm-quark jet (W + c) in pp collisions at a center-of-mass energy of 7 TeV. The analysis is conducted with a data sample corresponding to a total integrated luminosity of 5 fb−1, collected by the CMS detector at the LHC. W boson candidates are identified by their decay into a charged lepton (muon or electron) and a neutrino. The W + c measurements are performed for charm-quark jets in the kinematic region $ p_{\mathrm{T}}^{\mathrm{jet}} $ > 25 GeV, |ηjet| < 2.5, for two different thresholds for the transverse momentum of the lepton from the W-boson decay, and in the pseudorapidity range |ηℓ| < 2.1. Hadronic and inclusive semileptonic decays of charm hadrons are used to measure the following total cross sections: σ(pp → W + c + X) × $ \mathcal{B} $ (W → ℓν) = 107.7 ± 3.3 (stat.) ± 6.9 (syst.) pb ( $ p_{\mathrm{T}}^{\ell } $ > 25 GeV) and σ(pp → W + c + X)× $ \mathcal{B} $ (W → ℓν) = 84.1 ± 2.0 (stat.) ± 4.9 (syst.) pb ( $ p_{\mathrm{T}}^{\ell } $ > 35 GeV), and the cross section ratios σ(pp → W+ + $ \overline{c} $ + X)/σ(pp → W− + c + X) = 0.954 ± 0.025 (stat.) ± 0.004 (syst.) ( $ p_{\mathrm{T}}^{\ell } $ > 25 GeV) and σ(pp → W+ + $ \overline{\mathrm{c}} $ + X)/σ(pp → W− + c + X) = 0.938 ± 0.019 (stat.) ± 0.006 (syst.) ( $ p_{\mathrm{T}}^{\ell } $ > 35 GeV). Cross sections and cross section ratios are also measured differentially with respect to the absolute value of the pseudorapidity of the lepton from the W-boson decay. These are the first measurements from the LHC directly sensitive to the strange quark and antiquark content of the proton. Results are compared with theoretical predictions and are consistent with the predictions based on global fits of parton distribution functions.

A bstract A search for anomalous production of events with three or more isolated leptons in pp collisions at $ \sqrt {s} = 7\,TeV $ is presented. The data, corresponding to an integrated luminosity of 4.98 fb −1 , were collected by the CMS experiment at the LHC during the 2011 run. The search is applicable to any model of new physics that enhances multiple lepton production. The observed multilepton events are categorized into exclusive search channels based on the identity and kinematics of the objects in the events. An estimate of the standard-model background rates from data is emphasized, but simulation is also used to estimate some of the background rates. The search results are interpreted in the context of supersymmetry, including both R -parity-conserving and R -parity-violating models. We derive exclusion limits as a function of squark, gluino, and chargino masses.

A bstract A search for microscopic black holes and string balls is presented, based on a data sample of pp collisions at $ \sqrt{s}=8 $ TeV recorded by the CMS experiment at the Large Hadron Collider and corresponding to an integrated luminosity of 12 fb −1 . No excess of events with energetic multiparticle final states, typical of black hole production or of similar new physics processes, is observed. Given the agreement of the observations with the expected standard model background, which is dominated by QCD multijet production, 95% confidence level limits are set on the production of semiclassical or quantum black holes, or of string balls, corresponding to the exclusions of masses below 4.3 to 6.2 TeV, depending on model assumptions. In addition, model-independent limits are set on new physics processes resulting in energetic multiparticle final states.