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.

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.

Searches for invisible decays of the Higgs boson are presented. The data collected with the CMS detector at the LHC correspond to integrated luminosities of 5.1, 19.7, and 2.3 inverse femtobarns at centre-of-mass energies of 7, 8, and 13 TeV, respectively. The search channels target Higgs boson production via gluon fusion, vector boson fusion, and in association with a vector boson. Upper limits are placed on the branching fraction of the Higgs boson decay to invisible particles, as a function of the assumed production cross sections. The combination of all channels, assuming standard model production, yields an observed (expected) upper limit on the invisible branching fraction of 0.24 (0.23) at the 95% confidence level. The results are also interpreted in the context of Higgs-portal dark matter models.

A search for the standard model Higgs boson produced in association with a top-quark pair $$ \left(\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}\mathrm{H}\right) $$ is presented, using data samples corresponding to integrated luminosities of up to 5.1 fb−1 and 19.7 fb−1 collected in pp collisions at center-of-mass energies of 7 TeV and 8 TeV respectively. The search is based on the following signatures of the Higgs boson decay: H → hadrons, H → photons, and H → leptons. The results are characterized by an observed $$ \mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}\mathrm{H} $$ signal strength relative to the standard model cross section, μ=σ/σ SM,under the assumption that the Higgs boson decays as expected in the standard model. The best fit value is μ = 2.8 ± 1.0 for a Higgs boson mass of 125.6 GeV.

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 bstract The $ \mathrm{t}\overline{\mathrm{t}} $ production cross section $ \left( {{\sigma_{{\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}}}}} \right) $ is measured in proton-proton collisions at $ \sqrt{s}=7 $ TeV in data collected by the CMS experiment, corresponding to an integrated luminosity of 2.3 fb −1 . The measurement is performed in events with two leptons (electrons or muons) in the final state, at least two jets identified as jets originating from b quarks, and the presence of an imbalance in transverse momentum. The measured value of $ {\sigma_{{\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}}}} $ for a top-quark mass of 172.5 GeV is $ 161.9\pm 2.5\left( {\mathrm{stat}.} \right)_{-5.0}^{+5.1}\left( {\mathrm{syst}.} \right)\pm 3.6\,\left( {\mathrm{lumi}.} \right)\,\mathrm{pb} $ , consistent with the prediction of the standard model.

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 the resonant production of high-mass photon pairs is presented. The search focuses on spin-0 and spin-2 resonances with masses between 0.5 and 4.5 TeV, and with a width, relative to the mass, between 1.4E-4 and 5.6E-2. The data sample corresponds to an integrated luminosity of 12.9 inverse femtobarns of proton-proton collisions collected with the CMS detector in 2016 at a center-of-mass energy of 13 TeV. No significant excess is observed relative to the standard model expectation. The results of the search are combined statistically with those previously obtained in 2012 and 2015 at sqrt(s) = 8 and 13TeV, respectively, corresponding to integrated luminosities of 19.7 and 3.3 inverse femtobarns, to derive exclusion limits on scalar resonances produced through gluon-gluon fusion, and on Randall-Sundrum gravitons. The lower mass limits for Randall-Sundrum gravitons range from 1.95 to 4.45 TeV for coupling parameters between 0.01 and 0.2. These are the most stringent limits on Randall-Sundrum graviton production to date.

The mass of the top quark is measured using a sample of t t-bar candidate events with one electron or muon and at least four jets in the final state, collected by CMS in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV at the LHC. A total of 5174 candidate events is selected from data corresponding to an integrated luminosity of 5.0 inverse femtobarns. For each event the mass is reconstructed from a kinematic fit of the decay products to a t t-bar hypothesis. The top-quark mass is determined simultaneously with the jet energy scale (JES), constrained by the known mass of the W boson in q anti-q decays, to be 173.49 +/- 0.43 (stat.+JES) +/- 0.98 (syst.) GeV.

A bstract A search has been performed for long-lived particles that have stopped in the CMS detector, during 7 TeV proton-proton operations of the CERN LHC. The existence of such particles could be inferred from observation of their decays when there were no proton-proton collisions in the CMS detector, namely during gaps between LHC beam crossings. Using a data set in which CMS recorded an integrated luminosity of 4.0 fb −1 , and a search interval corresponding to 246 hours of trigger live time, 12 events are observed, with a mean background prediction of 8.6 ± 2.4 events. Limits are presented at 95% confidence level on long-lived gluino and stop production, over 13 orders of magnitude of particle lifetime. Assuming the “cloud model” of R-hadron interactions, a gluino with mass below 640 GeV and a stop with mass below 340 GeV are excluded, for lifetimes between 10 μ s and 1000 s.