Results are presented from searches for the standard model Higgs boson in proton-proton collisions at sqrt(s) = 7 and 8 TeV in the Compact Muon Solenoid experiment at the LHC, using data samples corresponding to integrated luminosities of up to 5.1 inverse femtobarns at 7 TeV and 5.3 inverse femtobarns at 8 TeV. The search is performed in five decay modes: gamma gamma, ZZ, WW, tau tau, and b b-bar. An excess of events is observed above the expected background, with a local significance of 5.0 standard deviations, at a mass near 125 GeV, signalling the production of a new particle. The expected significance for a standard model Higgs boson of that mass is 5.8 standard deviations. The excess is most significant in the two decay modes with the best mass resolution, gamma gamma and ZZ; a fit to these signals gives a mass of 125.3 +/- 0.4 (stat.) +/- 0.5 (syst.) GeV. The decay to two photons indicates that the new particle is a boson with spin different from one.

The Compact Muon Solenoid (CMS) detector is described. The detector operates at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN. It was conceived to study proton-proton (and lead-lead) collisions at a centre-of-mass energy of 14 TeV (5.5 TeV nucleon-nucleon) and at luminosities up to 1034 cm−2 s−1 (1027 cm−2 s−1). At the core of the CMS detector sits a high-magnetic-field and large-bore superconducting solenoid surrounding an all-silicon pixel and strip tracker, a lead-tungstate scintillating-crystals electromagnetic calorimeter, and a brass-scintillator sampling hadron calorimeter. The iron yoke of the flux-return is instrumented with four stations of muon detectors covering most of the 4π solid angle. Forward sampling calorimeters extend the pseudorapidity coverage to high values (|η| ⩽ 5) assuring very good hermeticity. The overall dimensions of the CMS detector are a length of 21.6 m, a diameter of 14.6 m and a total weight of 12500 t.

Combined results are reported from searches for the standard model Higgs boson in proton-proton collisions at sqrt(s)=7 TeV in five Higgs boson decay modes: gamma pair, b-quark pair, tau lepton pair, W pair, and Z pair. The explored Higgs boson mass range is 110-600 GeV. The analysed data correspond to an integrated luminosity of 4.6-4.8 inverse femtobarns. The expected excluded mass range in the absence of the standard model Higgs boson is 118-543 GeV at 95% CL. The observed results exclude the standard model Higgs boson in the mass range 127-600 GeV at 95% CL, and in the mass range 129-525 GeV at 99% CL. An excess of events above the expected standard model background is observed at the low end of the explored mass range making the observed limits weaker than expected in the absence of a signal. The largest excess, with a local significance of 3.1 sigma, is observed for a Higgs boson mass hypothesis of 124 GeV. The global significance of observing an excess with a local significance greater than 3.1 sigma anywhere in the search range 110-600 (110-145) GeV is estimated to be 1.5 sigma (2.1 sigma). More data are required to ascertain the origin of this excess.

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, η, and full azimuth, ϕ, as a function of charged particle multiplicity and particle transverse momentum, pT. In high-multiplicity events, a long-range (2<|Δη|<4), near-side (Δϕ≈0) structure emerges in the two-particle Δη–Δϕ 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 s=7TeV 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=1–1.5GeV/c 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.

The properties of a Higgs boson candidate are measured in the $H\ensuremath{\rightarrow}ZZ\ensuremath{\rightarrow}4\ensuremath{\ell}$ decay channel, with $\ensuremath{\ell}=e$, $\ensuremath{\mu}$, using data from $pp$ collisions corresponding to an integrated luminosity of $5.1\text{ }\text{ }{\mathrm{fb}}^{\ensuremath{-}1}$ at the center-of-mass energy of $\sqrt{s}=7\text{ }\text{ }\mathrm{TeV}$ and $19.7\text{ }\text{ }{\mathrm{fb}}^{\ensuremath{-}\text{1}}$ at $\sqrt{s}=8\text{ }\text{ }\mathrm{TeV}$, recorded with the CMS detector at the LHC. The new boson is observed as a narrow resonance with a local significance of 6.8 standard deviations, a measured mass of $125.6\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.4(\text{stat})\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.2(\text{syst})\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}$, and a total width $\ensuremath{\le}3.4\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}$ at the 95% confidence level. The production cross section of the new boson times its branching fraction to four leptons is measured to be ${0.93}_{\ensuremath{-}0.23}^{+0.26}{(\text{stat})}_{\ensuremath{-}0.09}^{+0.13}(\text{syst})$ times that predicted by the standard model. Its spin-parity properties are found to be consistent with the expectations for the standard-model Higgs boson. The hypotheses of a pseudoscalar and all tested spin-1 boson hypotheses are excluded at the 99% confidence level or higher. All tested spin-2 boson hypotheses are excluded at the 95% confidence level or higher.

The transverse momentum spectra of charged particles have been measured in pp and PbPb collisions at $\sqrt{s_{NN}}=2.76~\mathrm{TeV}$ by the CMS experiment at the LHC. In the transverse momentum range p T=5–10 GeV/c, the charged particle yield in the most central PbPb collisions is suppressed by up to a factor of 7 compared to the pp yield scaled by the number of incoherent nucleon–nucleon collisions. At higher p T, this suppression is significantly reduced, approaching roughly a factor of 2 for particles with p T in the range p T=40–100 GeV/c.

Measurements of two- and four-particle angular correlations for charged particles emitted in pPb collisions are presented over a wide range in pseudorapidity and full azimuth. The data, corresponding to an integrated luminosity of approximately 31 inverse nanobarns, were collected during the 2013 LHC pPb run at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of 5.02 TeV by the CMS experiment. The results are compared to 2.76 TeV semi-peripheral PbPb collision data, collected during the 2011 PbPb run, covering a similar range of particle multiplicities. The observed correlations are characterized by the near-side (abs(Delta(phi)~0) associated pair yields and the azimuthal anisotropy Fourier harmonics (v[n]). The second-order (v[2]) and third-order (v[3]) anisotropy harmonics are extracted using the two-particle azimuthal correlation technique. A four-particle correlation method is also applied to obtain the value of v[2] and further explore the multi-particle nature of the correlations. Both associated pair yields and anisotropy harmonics are studied as a function of particle multiplicity and transverse momentum. The associated pair yields, the four-particle v[2], and the v[3] become apparent at about the same multiplicity. A remarkable similarity in the v[3] signal as a function of multiplicity is observed between the pPb and PbPb systems. Predictions based on the color glass condensate and hydrodynamic models are compared to the experimental results.

A study is presented of the mass and spin-parity of the new boson recently observed at the LHC at a mass near 125 GeV. An integrated luminosity of $17.3\text{ }\text{ }{\mathrm{fb}}^{\ensuremath{-}1}$, collected by the CMS experiment in proton-proton collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV, is used. The measured mass in the $ZZ$ channel, where both $Z$ bosons decay to $e$ or $\ensuremath{\mu}$ pairs, is $126.2\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.6(\mathrm{stat})\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.2(\mathrm{syst})\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}$. The angular distributions of the lepton pairs in this channel are sensitive to the spin-parity of the boson. Under the assumption of spin 0, the present data are consistent with the pure scalar hypothesis, while disfavoring the pure pseudoscalar hypothesis.

Results are presented from a search for the rare decays Bs(0)→μ+ μ- and B(0)→μ+ μ- in pp collisions at sqrt[s]=7 and 8 TeV, with data samples corresponding to integrated luminosities of 5 and 20 fb(-1), respectively, collected by the CMS experiment at the LHC. An unbinned maximum-likelihood fit to the dimuon invariant mass distribution gives a branching fraction B(Bs(0)→μ+ μ-)=(3.0(-0.9)(+1.0))×10(-9), where the uncertainty includes both statistical and systematic contributions. An excess of Bs(0)→μ+ μ- events with respect to background is observed with a significance of 4.3 standard deviations. For the decay B(0)→μ+ μ- an upper limit of B(B(0)→μ+ μ-)<1.1×10(-9) at the 95% confidence level is determined. Both results are in agreement with the expectations from the standard model.