Properties of the Higgs boson with mass near 125 $$\,\text {GeV}$$ are measured in proton-proton collisions with the CMS experiment at the LHC. Comprehensive sets of production and decay measurements are combined. The decay channels include $$\gamma \gamma $$ , $$\mathrm{Z}\mathrm{Z}$$ , $$\mathrm{W}\mathrm{W}$$ , $$\tau \tau $$ , $$\mathrm{b} \mathrm{b} $$ , and $$\mu \mu $$ pairs. The data samples were collected in 2011 and 2012 and correspond to integrated luminosities of up to 5.1 $$\,\text {fb}^\text {-1}$$ at 7 $$\,\text {TeV}$$ and up to 19.7 $$\,\text {fb}^\text {-1}$$ at 8 $$\,\text {TeV}$$ . From the high-resolution $$\gamma \gamma $$ and $$\mathrm{Z}\mathrm{Z}$$ channels, the mass of the Higgs boson is determined to be $$125.02\,^{+0.26}_{-0.27} \,\text {(stat)} \,^{+0.14}_{-0.15} \,\text {(syst)} \,\text {GeV} $$ . For this mass value, the event yields obtained in the different analyses tagging specific decay channels and production mechanisms are consistent with those expected for the standard model Higgs boson. The combined best-fit signal relative to the standard model expectation is $$1.00\,\pm 0.09\,\text {(stat)} \,^{+0.08}_{-0.07}\,\text {(theo)} \,\pm 0.07\,\text {(syst)} $$ at the measured mass. The couplings of the Higgs boson are probed for deviations in magnitude from the standard model predictions in multiple ways, including searches for invisible and undetected decays. No significant deviations are found.

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 joint measurement is presented of the branching fractions $B^0_s\to\mu^+\mu^-$ and $B^0\to\mu^+\mu^-$ in proton-proton collisions at the LHC by the CMS and LHCb experiments. The data samples were collected in 2011 at a centre-of-mass energy of 7 TeV, and in 2012 at 8 TeV. The combined analysis produces the first observation of the $B^0_s\to\mu^+\mu^-$ decay, with a statistical significance exceeding six standard deviations, and the best measurement of its branching fraction so far. Furthermore, evidence for the $B^0\to\mu^+\mu^-$ decay is obtained with a statistical significance of three standard deviations. The branching fraction measurements are statistically compatible with SM predictions and impose stringent constraints on several theories beyond the SM.

Measurements of inclusive W and Z boson production cross sections in pp collisions at $ \sqrt {s} = 7 $ TeV are presented, based on 2.9 pb−1 of data recorded by the CMS detector at the LHC. The measurements, performed in the electron and muon decay channels, are combined to give $ \sigma \left( {{\text{pp}} \to {\text{W}}X} \right) \times \mathcal{B}\left( {{\text{W}} \to \ell \nu } \right) = 9.95\pm 0.07\left( {{\text{stat}}{.}} \right)\pm 0.28\left( {{\text{syst}}{.}} \right)\pm 1.09 $ (lumi.) nb and $ \sigma \left( {{\text{pp}} \to {\text{Z}}X} \right) \times \mathcal{B}\left( {Z \to {\ell^{+} }{\ell^{-} }} \right) = 0.931\pm 0.026\left( {{\text{stat}}{.}} \right)\pm 0.023\left( {{\text{syst}}{.}} \right)\pm 0.102 $ (lumi.) nb, where ℓ stands for either e or μ. Theoretical predictions, calculated at the next-to-next-to-leading order in QCD using recent parton distribution functions, are in agreement with the measured cross sections. Ratios of cross sections, which incur an experimental systematic uncertainty of less than 4%, are also reported.

A description is provided of the performance of the CMS detector for photon reconstruction and identification in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 8 TeV at the CERN LHC. Details are given on the reconstruction of photons from energy deposits in the electromagnetic calorimeter (ECAL) and the extraction of photon energy estimates. The reconstruction of electron tracks from photons that convert to electrons in the CMS tracker is also described, as is the optimization of the photon energy reconstruction and its accurate modelling in simulation, in the analysis of the Higgs boson decay into two photons. In the barrel section of the ECAL, an energy resolution of about 1% is achieved for unconverted or late-converting photons from H→γγ decays. Different photon identification methods are discussed and their corresponding selection efficiencies in data are compared with those found in simulated events.

A search for a Higgs boson decaying into two photons is described. The analysis is performed using a dataset recorded by the CMS experiment at the LHC from pp collisions at a centre-of-mass energy of 7 TeV, which corresponds to an integrated luminosity of 4.8 inverse femtobarns. Limits are set on the cross section of the standard model Higgs boson decaying to two photons. The expected exclusion limit at 95% confidence level is between 1.4 and 2.4 times the standard model cross section in the mass range between 110 and 150 GeV. The analysis of the data excludes, at 95% confidence level, the standard model Higgs boson decaying into two photons in the mass range 128 to 132 GeV. The largest excess of events above the expected standard model background is observed for a Higgs boson mass hypothesis of 124 GeV with a local significance of 3.1 sigma. The global significance of observing an excess with a local significance greater than 3.1 sigma anywhere in the search range 110-150 GeV is estimated to be 1.8 sigma. More data are required to ascertain the origin of this excess.

A search for neutral Higgs bosons in the minimal supersymmetric extension of the standard model (MSSM) decaying to tau-lepton pairs in pp collisions is performed, using events recorded by the CMS experiment at the LHC. The dataset corresponds to an integrated luminosity of 24.6 fb−1, with 4.9 fb−1 at 7 TeV and 19.7 fb−1 at 8 TeV. To enhance the sensitivity to neutral MSSM Higgs bosons, the search includes the case where the Higgs boson is produced in association with a b-quark jet. No excess is observed in the tau-lepton-pair invariant mass spectrum. Exclusion limits are presented in the MSSM parameter space for different benchmark scenarios, m h max , m h mod + , m h mod − , light-stop, light-stau, τ-phobic, and low-m H. Upper limits on the cross section times branching fraction for gluon fusion and b-quark associated Higgs boson production are also given.

The energy calibration and resolution of the electromagnetic calorimeter (ECAL) of the CMS detector have been determined using proton-proton collision data from LHC operation in 2010 and 2011 at a centre-of-mass energy of sqrt(s)=7 TeV with integrated luminosities of about 5 inverse femtobarns. Crucial aspects of detector operation, such as the environmental stability, alignment, and synchronization, are presented. The in-situ calibration procedures are discussed in detail and include the maintenance of the calibration in the challenging radiation environment inside the CMS detector. The energy resolution for electrons from Z-boson decays is better than 2% in the central region of the ECAL barrel (for pseudorapidity abs(eta)<0.8) and is 2-5% elsewhere. The derived energy resolution for photons from 125 GeV Higgs boson decays varies across the barrel from 1.1% to 2.6% and from 2.2% to 5% in the endcaps. The calibration of the absolute energy is determined from Z to e+e- decays to a precision of 0.4% in the barrel and 0.8% in the endcaps.

The jet fragmentation function of inclusive jets with transverse momentum ${p}_{\mathrm{T}}$ above $100\phantom{\rule{0.28em}{0ex}}\text{GeV}/c$ in PbPb collisions has been measured using reconstructed charged particles with ${p}_{\mathrm{T}}$ above $1\phantom{\rule{0.28em}{0ex}}\text{GeV}/c$ in a cone of radius 0.3 around the jet axis. A data sample of PbPb collisions collected in 2011 at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of $\sqrt{{s}_{{}_{\mathit{NN}}}}=2.76\phantom{\rule{0.28em}{0ex}}\text{TeV}$ corresponding to an integrated luminosity of $150\phantom{\rule{0.28em}{0ex}}\ensuremath{\mu}{\mathrm{b}}^{\ensuremath{-}1}$ is used. The results for PbPb collisions as a function of collision centrality and jet transverse momentum are compared to reference distributions based on $\mathit{pp}$ data collected at the same center-of-mass energy in 2013, with an integrated luminosity of $5.3\phantom{\rule{0.28em}{0ex}}{\text{pb}}^{\ensuremath{-}\text{1}}$. A centrality-dependent modification of the fragmentation function is found. For the most central collisions, a significant enhancement is observed in the PbPb/$\mathit{pp}$ fragmentation function ratio for charged particles with ${p}_{\mathrm{T}}$ less than $3\phantom{\rule{0.28em}{0ex}}\text{GeV}/c$. This enhancement is observed for all jet ${p}_{\mathrm{T}}$ bins studied.

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.