2012年，希格斯玻色子(Higgs)由大型强子对撞机(LHC)上的ATLAS和CMS实验组通过研究双玻色子衰变道而发现。该粒子的发现完善了标准模型理论并开启了粒子物理研究的新时代。在此之后，为了检验所发现的Higgs是否与标准模型预言相稳合，实验物理学家开展了多项针对Higgs性质的研究，其中包括对Higgs量子数以及其与费米子耦合常数的测量。尽管标准模型可以成功地解释当前大多数存在的粒子以及现象，但它并不是一个完美的理论框架，仍然有一些观测到的现象无法用标准模型理论解释，例如中微子的质量，暗物质以及正反物质不对称等等。因而，寻找超越标准模型的新物理现象也是当前非常重要的研究课题。经过两年多的停机，2015年，LHC在质心系能量提高到13TeV之后重新开启了第二阶段的取数(Run2)。伴随着质心系能量的提高，相关物理过程的产生截面都有着显著的增加，从而为探索Higgs的稀有衰变道以及寻找TeV能区下的新物理现象提供了很好的契机。随后经过2015和2016两年的成功运行，LHC上的ATLAS探测器收集到了积分亮度为36.1fb-1的大量数据。本论文所阐述的两项研究工作即是利用这些数据开展进行的。　　论文首先阐述的工作是寻找标准模型下的Higgs衰变到双缪子的过程。该过程是一种稀有现象但却为研究Higgs与第二代费米子的Yukawa耦合提供了独特并且相对干净的末态。在Run2的该项研究过程中，多变量分析(MVA)的方法被首次引入，并用于信号分类，从而极大提高了信号探测的显著度。基于36.1fb-1数据的实验观测结果与标准模型预言相比没有明显偏离。由此，95％的置信度下的Higgs到双缪子的产生截面上限被设定为3.0倍于标准模型预言值，而对应的上限期望值为3.1。该结果与Run1相比有了大幅度提高，上限下降了近50％。在进一步统计学上合并Run1以及Run2的数据后，相应的观测（期望）的截面上限为2.8(2.9)倍于标准模型预言值。　　论文描述的另一项工作是通过双轻子末态寻找TeV能区的新物理现象。该末态的优势在于干净和易于重建，并且该末态下的本底过程相对较好研究。利用2015和2016两年所积累的数据，没有明显观测到与标准模型预言不一致的实验现象，因而设定了相较Run1实验结果更为严格的对新物理模型的排除阈。对于共振态理论模型预言的大质量玻色子ZSSM，Zx以及Zψ，相应的95％置信度下的质量下限被设定在4.5TeV,4.1TeV以及3.8TeV。而在另外一些新物理模型中，例如Contact Interactions，其过程产生能阈远超实验上可观测的不变质量范围，利用实验数据可以设定新物理产生能阈的下限。根据Run2数据设置的下限在24到40TeV之间，其具体数值取决于模型相关参数的取值。