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 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.

Dijet production has been measured in $$\mathrm {p}\mathrm {Pb}$$ collisions at a nucleon–nucleon centre-of-mass energy of 5.02 $$\,\text {TeV}$$ . A data sample corresponding to an integrated luminosity of 35 $${{\,\text {nb}^{{-1}}}} $$ was collected using the Compact Muon Solenoid detector at the Large Hadron Collider. The dijet transverse momentum balance, azimuthal angle correlations, and pseudorapidity distributions are studied as a function of the transverse energy in the forward calorimeters ( $$E_\mathrm {T}^{4<|\eta |<\mathrm {5.2}} $$ ). For $$\mathrm {p}\mathrm {Pb}$$ collisions, the dijet transverse momentum ratio and the width of the distribution of dijet azimuthal angle difference are comparable to the same quantities obtained from a simulated $$\mathrm {p}\mathrm {p}$$ reference and insensitive to $$E_\mathrm {T}^{4<|\eta |<\mathrm {5.2}} $$ . In contrast, the mean value of the dijet pseudorapidity is found to change monotonically with increasing $$E_\mathrm {T}^{4<|\eta |<\mathrm {5.2}} $$ , indicating a correlation between the energy emitted at large pseudorapidity and the longitudinal motion of the dijet frame. The pseudorapidity distribution of the dijet system in minimum bias $$\mathrm {p}\mathrm {Pb}$$ collisions is compared with next-to-leading-order perturbative QCD predictions obtained from both nucleon and nuclear parton distribution functions, and the data more closely match the latter.

Production of prompt J/ψ meson pairs in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 7 TeV is measured with the CMS experiment at the LHC in a data sample corresponding to an integrated luminosity of about 4.7 fb−1. The two J/ψ mesons are fully reconstructed via their decays into μ + μ − pairs. This observation provides for the first time access to the high-transverse-momentum region of J/ψ pair production where model predictions are not yet established. The total and differential cross sections are measured in a phase space defined by the individual J/ψ transverse momentum (p T J/ψ ) and rapidity (|y J/ψ |): |y J/ψ | < 1.2 for p T J/ > 6.5 GeV/c; 1.2 < |y J/ψ | < 1.43 for a p T threshold that scales linearly with |y J/ψ | from 6.5 to 4.5 GeV/c; and 1.43 < |y J/ψ | < 2.2 for p T J/ > 4.5 GeV/c. The total cross section, assuming unpolarized prompt J/ψ pair production is 1.49 ± 0.07 (stat) ±0.13 (syst) nb. Different assumptions about the J/ψ polarization imply modifications to the cross section ranging from −31% to +27%.

A study of proton-proton collisions in which two b hadrons are produced in association with a Z boson is reported. The collisions were recorded at a centre-of-mass energy of 7 TeV with the CMS detector at the LHC, for an integrated luminosity of 5.2 inverse femtobarns. The b hadrons are identified by means of displaced secondary vertices, without the use of reconstructed jets, permitting the study of b-hadron pair production at small angular separation. Differential cross sections are presented as a function of the angular separation of the b hadrons and the Z boson. In addition, inclusive measurements are presented. For both the inclusive and differential studies, different ranges of Z boson momentum are considered, and each measurement is compared to the predictions from different event generators at leading-order and next-to-leading-order accuracy.

A bstract A search for exclusive or semi-exclusive γγ production, pp → p (*) + γγ + p (*) (where p * stands for a diffractively-dissociated proton), and the observation of exclusive and semi-exclusive e + e − production, pp → p (*) + e + e − + p (*) , in proton-proton collisions at $ \sqrt{s}=7 $ TeV, are presented. The analysis is based on a data sample corresponding to an integrated luminosity of 36 pb −1 recorded by the CMS experiment at the LHC at low instantaneous luminosities. Candidate γγ or e + e − events are selected by requiring the presence of two photons or a positron and an electron, each with transverse energy E T > 5 . 5 GeV and pseudorapidity | η | < 2 . 5, and no other particles in the region | η | < 5 . 2. No exclusive or semi-exclusive diphoton candidates are found in the data. An upper limit on the cross section for the reaction pp → p (*) + γγ + p (*) , within the above kinematic selections, is set at 1.18 pb at 95% confidence level. Seventeen exclusive or semi-exclusive dielectron candidates are observed, with an estimated background of 0 . 85 ± 0 . 28 (stat.) events, in agreement with the QED-based prediction of 16 . 3 ± 1 . 3 (syst.) events.

A measurement is presented of the ZZ production cross section in the ZZ to 2l 2l' decay mode with l = e, mu and l' = e, mu, tau in proton-proton collisions at sqrt(s) = 7 TeV with the CMS experiment at the LHC. Results are based on data corresponding to an integrated luminosity of 5.0 inverse femtobarns. The measured cross section sigma(pp to ZZ) = 6.24 [+0.86/-0.80] (stat.) [+0.41/-0.32] (syst.) +/- 0.14 (lumi.) pb is consistent with the standard model predictions. The following limits on ZZZ and ZZ gamma anomalous trilinear gauge couplings are set at 95% confidence level: -0.011 < f[4;Z] < 0.012, -0.012 < f[5;Z] < 0.012, -0.013 < f[4;gamma] < 0.015, and -0.014 < f[5,gamma] < 0.014.

A search for the standard model Higgs boson decaying into two Z bosons with subsequent decay into a final state containing two quark jets and two leptons, H to ZZ(*) to q q-bar l-l+ is presented. Results are based on data corresponding to an integrated luminosity of 4.6 inverse femtobarns of proton-proton collisions at sqrt(s)=7 TeV, collected with the CMS detector at the LHC. In order to discriminate between signal and background events, kinematic and topological quantities, including the angular spin correlations of the decay products, are employed. Events are further classified according to the probability of the jets to originate from quarks of light or heavy flavor or from gluons. No evidence for the Higgs boson is found, and upper limits on its production cross section are determined for a Higgs boson of mass between 130 and 600 GeV.

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.