[ca] (English below) Aquesta tesi descriu dues anàlisis diferents basades en dades de col·lisions protó-protó recollides amb l'experiment ATLAS a un centre d'energia de massa de 13 TeV durant el Run-2 de l'LHC (2015-2018), que corresponen a una lluminositat integrada de 139 fb-1. La primera anàlisi presenta una cerca d'esdeveniments amb un quark cim i energia transversa mancant en l'estat final. La desintegració completament hadrònica del quark cim s'explora seleccionant esdeveniments amb una gran quantitat d'energia transversa mancant. Els resultats s'interpreten en termes de models simplificats per a la producció de partícules de matèria fosca (DM) i la producció d'un sol quark cim vectorial (VLT). En absència d'un excés significatiu respecte a les prediccions del Model Estàndard (SM), s'obtenen límits superiors al nivell de confiança del 95% sobre les seccions eficaces corresponents. La producció de partícules de DM en associació amb un sol quark cim està exclosa per a masses d'un mediador escalar (vectorial) fins a 4.4 (2.3) TeV. La producció d'un sol VLT està exclosa per a masses del VLT fins a 1,9 TeV. La segona anàlisi presenta una cerca de partícules de DM utilitzant esdeveniments amb un únic quark cim i un bosó W energèti. Aquesta cerca considera estats finals amb zero o un leptó carregat (electró o muó), almenys un b-jet i energia transversa mancant. A més, s'inclou el resultat d'una cerca prèvia que considera dos leptons carregats per a la interpretació dels resultats. Les dades es troben en bon acord amb les prediccions del SM i els resultats s'interpreten en termes de límits d'exclusió al nivell de confiança del 95% en el context d'una classe de models de DM que impliquen un sector ampliat amb dos doblets de Higgs juntament amb una partícula mediadora pseudoescalar. La cerca és particularment sensible a la producció en bucle de bosons de Higgs carregats, que sorgeix de la mescla dels dos doblets de Higgs, i les seves desintegracions semi-invisibles a través de la partícula mediadora. S'exclou el model de senyal per a masses de bosons carregats de fins a 1,5 TeV i masses del mediador de fins a 350 GeV assumint un valor tan\beta d'1. Per a masses del mediador de 150 (250) GeV, els valors de tan\beta fins a 2 s'exclouen per a masses de bosons carregats d'entre 200 (400) GeV i 1,5 TeV. S'exclouen els senyals amb valors tan\beta entre 20 i 30 per a masses de bosons carregats entre 500 i 800 GeV.

[en] This thesis describes two different analyses based on proton-proton collision data collected with the ATLAS experiment at a centre-of-mass energy of 13 TeV during LHC Run 2 (2015-2018), corresponding to an integrated luminosity of 139 fb-1. The first analysis presents a search for events with one top quark and missing transverse momentum in the final state. The fully hadronic decay of the top quark is explored by selecting events with a reconstructed boosted top-quark topology produced in association with large missing transverse momentum. The results are interpreted in terms of simplified models for Dark Matter (DM) particle production and the single production of a vector-like-top quark (VLT). In the absence of a significant excess with respect to the Standard Model (SM) expectations, 95% confidence-level upper limits on the corresponding cross-sections are obtained. The production of DM particles in association with a single top quark is excluded for masses of a scalar (vector) mediator up to 4.4 (2.3) TeV. The production of a single VLT is excluded for masses of the VLT up to 1.9 TeV. The second analysis presents a search for DM using events with a single top quark and an energetic W boson. This search considers final states with zero or one charged lepton (electron or muon), at least one b-jet and large missing transverse momentum. In addition, a result from a previous search considering two-charged-lepton final states is included in the interpretation of the results. The data are found to be in good agreement with the SM predictions and the results are interpreted in terms of 95% confidence-level exclusion limits in the context of a class of DM models involving an extended two-Higgs-doublet sector together with a pseudoscalar mediator particle. The search is particularly sensitive to on-shell production of the charged-Higgs-boson state, arising from the two-Higgs-doublet mixing, and its semi-invisible decays via the mediator particle. Signal models with charged-Higgs-boson masses up to 1.5 TeV and mediator masses up to 350 GeV are excluded assuming a tan\beta value of 1. For mediator masses of 150 (250) GeV, tan\beta values up to 2 are excluded for charged-Higgs-boson masses between 200 (400) GeV and 1.5 TeV. Signals with tan\beta values between 20 and 30 are excluded for charged-Higgs-boson masses between 500 and 800 GeV.