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.

Dijet production in PbPb collisions at a nucleon–nucleon center-of-mass energy of 2.76 TeV is studied with the CMS detector at the LHC. A data sample corresponding to an integrated luminosity of 150 μb−1 is analyzed. Jets are reconstructed using combined information from tracking and calorimetry, using the anti-kT algorithm with R=0.3. The dijet momentum balance and angular correlations are studied as a function of collision centrality and leading jet transverse momentum. For the most peripheral PbPb collisions, good agreement of the dijet momentum balance distributions with pp data and reference calculations at the same collision energy is found, while more central collisions show a strong imbalance of leading and subleading jet transverse momenta attributed to the jet-quenching effect. The dijets in central collisions are found to be more unbalanced than the reference, for leading jet transverse momenta up to the highest values studied.

A bstract A measurement of the single-top-quark t -channel production cross section in pp collisions at $ \sqrt{s}=7 $ TeV with the CMS detector at the LHC is presented. Two different and complementary approaches have been followed. The first approach exploits the distributions of the pseudorapidity of the recoil jet and reconstructed top-quark mass using background estimates determined from control samples in data. The second approach is based on multivariate analysis techniques that probe the compatibility of the candidate events with the signal. Data have been collected for the muon and electron final states, corresponding to integrated luminosities of 1.17 and 1.56 fb −1 , respectively. The single-top-quark production cross section in the t -channel is measured to be 67 . 2±6 . 1 pb, in agreement with the approximate next-to-next-to-leading-order standard model prediction. Using the standard model electroweak couplings, the CKM matrix element | V tb | is measured to be 1 . 020 ± 0 . 046 (meas.) ± 0 . 017 (theor.).

Measurements are presented by the CMS Collaboration at the Large Hadron Collider (LHC) of the higher-order harmonic coefficients that describe the azimuthal anisotropy of charged particles emitted in sqrt(s[NN]) = 2.76 TeV PbPb collisions. Expressed in terms of the Fourier components of the azimuthal distribution, the n = 3-6 harmonic coefficients are presented for charged particles as a function of their transverse momentum (0.3 < pt < 8.0 GeV), collision centrality (0-70%), and pseudorapidity (abs(eta) < 2.0). The data are analyzed using the event plane, multiparticle cumulant, and Lee-Yang zeros methods, which provide different sensitivities to initial-state fluctuations. Taken together with earlier LHC measurements of elliptic flow (n = 2), the results on higher-order harmonic coefficients develop a more complete picture of the collective motion in high-energy heavy-ion collisions and shed light on the properties of the produced medium.

The polarizations of prompt J/psi and psi(2S) mesons are measured in proton-proton collisions at sqrt(s) = 7 TeV, using a dimuon data sample collected by the CMS experiment at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 4.9 inverse femtobarns. The prompt J/psi and psi(2S) polarization parameters lambda[theta], lambda[phi], and lambda[theta,phi], as well as the frame-invariant quantity lambda(tilde), are measured from the dimuon decay angular distributions in three different polarization frames. The J/psi results are obtained in the transverse momentum range 14 < pt < 70 GeV, in the rapidity intervals abs(y) < 0.6 and 0.6 < abs(y) < 1.2. The corresponding psi(2S) results cover 14 < pt < 50 GeV and include a third rapidity bin, 1.2 < abs(y) < 1.5. No evidence of large transverse or longitudinal polarizations is seen in these kinematic regions, which extend much beyond those previously explored.

A peaking structure in the J/psi phi mass spectrum near threshold is observed in B(+/-) to J/psi phi K(+/-) decays, produced in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV collected with the CMS detector at the LHC. The data sample, selected on the basis of the dimuon decay mode of the J/psi, corresponds to an integrated luminosity of 5.2 inverse femtobarns. Fitting the structure to an S-wave relativistic Breit-Wigner lineshape above a three-body phase-space nonresonant component gives a signal statistical significance exceeding five standard deviations. The fitted mass and width values are m = 4148.0 +- 2.4 (stat.) +- 6.3 (syst.) MeV and Gamma = 28 +15 -11 (stat.) +- 19 (syst.) MeV, respectively. Evidence for an additional peaking structure at higher J/psi phi mass is also reported.

A measurement is presented of W-boson production in PbPb collisions carried out at a nucleon-nucleon (NN) centre-of-mass energy sqrt(s[NN]) of 2.76 TeV at the LHC using the CMS detector. In data corresponding to an integrated luminosity of 7.3 inverse microbarns, the number of W to mu mu-neutrino decays is extracted in the region of muon pseudorapidity abs(eta[mu])<2.1 and transverse momentum pt[mu]>25 GeV. Yields of muons found per unit of pseudorapidity correspond to (159 +/- 10 (stat.) +/- 12 (syst.)) 10E-8 W(plus) and (154 +/- 10 (stat.) +/- 12 (syst.)) 10E-8 W(minus) bosons per minimum-bias PbPb collision. The dependence of W production on the centrality of PbPb collisions is consistent with a scaling of the yield by the number of incoherent NN collisions. The yield of W bosons is also studied in a sample of pp interactions at sqrt(s)= 2.76 TeV corresponding to an integrated luminosity of 231 inverse nanobarns. The individual W(plus) and W(minus) yields in PbPb and pp collisions are found to agree, once the neutron and proton content in Pb nuclei is taken into account. Likewise, the difference observed in the dependence of the positive and negative muon production on pseudorapidity is consistent with next-to-leading order perturbative QCD calculations.

A bstract A search for supersymmetry or other new physics resulting in similar final states is presented using a data sample of 4.73 fb −1 of pp collisions collected at $ \sqrt{s}=7 $ TeV with the CMS detector at the LHC. Fully hadronic final states are selected based on the variable M T2 , an extension of the transverse mass in events with two invisible particles. Two complementary studies are performed. The first targets the region of parameter space with medium to high squark and gluino masses, in which the signal can be separated from the standard model backgrounds by a tight requirement on M T2 . The second is optimized to be sensitive to events with a light gluino and heavy squarks. In this case, the M T2 requirement is relaxed, but a higher jet multiplicity and at least one b-tagged jet are required. No significant excess of events over the standard model expectations is observed. Exclusion limits are derived for the parameter space of the constrained minimal supersymmetric extension of the standard model, as well as on a variety of simplified model spectra.

A search is performed for long-lived massive neutral particles decaying to quark-antiquark pairs. The experimental signature is a distinctive topology of a pair of jets, originating at a secondary vertex. Events were collected with the CMS detector at the CERN LHC in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 8 TeV. The data analyzed correspond to an integrated luminosity of 18.5 fb−1. No significant excess is observed above standard model expectations. Upper limits at 95% confidence level are set on the production cross section of a heavy neutral scalar particle, H, in the mass range of 200 to 1000 GeV, decaying promptly into a pair of long-lived neutral X particles in the mass range of 50 to 350 GeV, each in turn decaying into a quark-antiquark pair. For X with mean proper decay lengths of 0.4 to 200 cm, the upper limits are typically 0.5–200 fb. The results are also interpreted in the context of an R-parity-violating supersymmetric model with long-lived neutralinos decaying into a quark-antiquark pair and a muon. For pair production of squarks that promptly decay to neutralinos with mean proper decay lengths of 2–40 cm, the upper limits on the cross section are typically 0.5–3 fb. The above limits are the most stringent on these channels to date.Received 24 November 2014DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.91.012007This 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.© 2015 CERN, for the CMS Collaboration

A search for new physics is performed using isolated same-sign dileptons with at least two b-quark jets in the final state. Results are based on a 4.98 inverse femtobarn sample of proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 7 TeV collected by the CMS detector. No excess above the standard model background is observed. Upper limits at 95% confidence level are set on the number of events from non-standard-model sources. These limits are used to set constraints on a number of new physics models. Information on acceptance and efficiencies are also provided so that the results can be used to confront additional models in an approximate way.