Group representations in the homology of 3-manifolds

Abstract

Lorsque M est une variété munie d'une action d'un groupe G, le groupe d'homologie H_1(M,Q) est naturellement un Q[G]-module, où Q[G] désigne l'anneau de groupe rationnel. Nous prouvons que pour tout groupe fini G et pour tout Q[G]-module V, il existe une 3-variété fermée hyperbolique munie d'une action libre de G telle que le Q[G]-module H_1(M,Q) est isomorphe à V. Nous donnons une application à la géométrie spectrale: pour tout ensemble fini P de nombres premiers, il existe des 3-variétés hyperboliques N et N' qui sont fortement isospectrales mais telles que pour tout p dans P, les sous-groupes p-primaires de la torsion dans H_1(N,Q) et H_1(N',Q) sont d'ordre différents. Nous montrons également que, dans un certain sens précis, l'homologie rationnelle des 3-variétés riemanniennes orientées munies d'une G-action ne "sait" rien sur la structure des points fixes sous G, au contraire du cas de la dimension 2. Les principales techniques géométriques sont la chirurgie de Dehn et, pour l'application spectrale, la formule de Cheeger-Mueller, mais nous utilisons également des outils de différentes branches de l'algèbre, notamment les constantes de régulateurs, un outil de théorie des représentations qui a été développé à l'origine dans le contexte des courbes elliptiques.