Journal Article PUBDB-2025-01926

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Stairway to discovery: A report on the CMS programme of cross section measurements from millibarns to femtobarns

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2025
Elsevier Science, North-Holland Amsterdam [u.a.]

Physics reports 1115, 3 - 115 () [10.1016/j.physrep.2024.11.005]
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Report No.: CERN-EP-2024-117; CMS-SMP-23-004; arXiv:2405.18661

Abstract: The Large Hadron Collider at CERN, delivering proton–proton collisions at much higher energies and far higher luminosities than previous machines, has enabled a comprehensive programme of measurements of the standard model (SM) processes by the CMS experiment. These unprecedented capabilities facilitate precise measurements of the properties of a wide array of processes, the most fundamental being cross sections. The discovery of the Higgs boson and the measurement of its mass became the keystone of the SM. Knowledge of the mass of the Higgs boson allows precision comparisons of the predictions of the SM with the corresponding measurements. These measurements span the range from one of the most copious SM processes, the total inelastic cross section for proton–proton interactions, to the rarest ones, such as Higgs boson pair production. They cover the production of Higgs bosons, top quarks, single and multibosons, and hadronic jets. Associated parameters, such as coupling constants, are also measured. These cross section measurements can be pictured as a descending stairway, on which the lowest steps represent the rarest processes allowed by the SM, some never seen before.

Keyword(s): review ; p p: scattering ; p p: colliding beams ; Higgs particle: pair production ; p p: interaction ; p p: inelastic scattering ; luminosity: high ; energy: high ; Higgs particle: hadroproduction ; Higgs particle: decay modes ; Higgs particle: mass: measured ; jet: hadronic ; Higgs particle: coupling ; coupling: Yukawa ; top: pair production ; top: single production ; Higgs particle: associated production ; vector boson: associated production ; CMS ; CERN Lab ; CERN LHC Coll: upgrade ; sensitivity ; precision measurement ; channel cross section: measured ; numerical calculations: Monte Carlo ; experimental results ; 13000 GeV-cms ; 14000 GeV-cms ; Top quark ; Higgs boson ; Cross section ; Standard model ; Electroweak ; QCD

Classification:

Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. DFG project G:(GEPRIS)390833306 - EXC 2121: Quantum Universe (390833306) (390833306)
  3. HIDSS-0002 - DASHH: Data Science in Hamburg - Helmholtz Graduate School for the Structure of Matter (2019_IVF-HIDSS-0002) (2019_IVF-HIDSS-0002)
  4. GRK 2497 - GRK 2497: Physik der schwersten Teilchen am Large Hadron Collider (400140256) (400140256)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2025
Database coverage:
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