A search for pair production of up-type vector-like quarks ($T$) with a significant branching ratio into a top quark and either a Standard Model Higgs boson or a $Z$ boson is presented. The same analysis is also used to search for four-top-quark production in several new physics scenarios. The search is based on a dataset of $pp$ collisions at $\sqrt{s}=13$ TeV recorded in 2015 and 2016 with the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider and corresponds to an integrated luminosity of 36.1 fb$^{-1}$. Data are analysed in the lepton+jets final state, characterised by an isolated electron or muon with high transverse momentum, large missing transverse momentum and multiple jets, as well as the jets+$E_{T}^{miss}$ final state, characterised by multiple jets and large missing transverse momentum. The search exploits the high multiplicity of jets identified as originating from $b$-quarks, and the presence of boosted, hadronically decaying top quarks and Higgs bosons reconstructed as large-radius jets, characteristic of signal events. No significant excess above the Standard Model expectation is observed, and 95% CL upper limits are set on the production cross sections for the different signal processes considered. These cross-section limits are used to derive lower limits on the mass of a vector-like $T$ quark under several branching ratio hypotheses assuming contributions from $T \rightarrow Wb$, $Zt$, $Ht$ decays. The 95% CL observed lower limits on the $T$ quark mass range between 0.99 TeV and 1.43 TeV for all possible values of the branching ratios into the three decay modes considered, significantly extending the reach beyond that of previous searches. Additionally, upper limits on anomalous four-top-quark production are set in the context of an effective field theory model, as well as in an universal extra dimensions model.

A bstract A search for supersymmetry involving the pair production of gluinos decaying via third-generation squarks into the lightest neutralino $$ \left({\tilde{\chi}}_1^0\right) $$  χ ˜ 1 0  is reported. It uses LHC proton-proton collision data at a centre-of-mass energy $$ \sqrt{s}=13 $$  s  = 13 TeV with an integrated luminosity of 36.1 fb −1 collected with the ATLAS detector in 2015 and 2016. The search is performed in events containing large missing transverse momentum and several energetic jets, at least three of which must be identified as originating from b -quarks. To increase the sensitivity, the sample is divided into subsamples based on the presence or absence of electrons or muons. No excess is found above the predicted background. For $$ {\tilde{\chi}}_1^0 $$ χ ˜ 1 0 masses below approximately 300 GeV, gluino masses of less than 1.97 (1.92) TeV are excluded at 95% confidence level in simplified models involving the pair production of gluinos that decay via top (bottom) squarks. An interpretation of the limits in terms of the branching ratios of the gluinos into third-generation squarks is also provided. These results improve upon the exclusion limits obtained with the 3.2 fb −1 of data collected in 2015.