Constant mean curvature surfaces with spinor fields

Surfaces à courbure moyenne constante via les champs de spineurs

Christophe Desmonts (1)

1 IECL - Institut Élie Cartan de Lorraine

In this thesis we are interested in the role played by the extrinsic curvatures of a hypersurface in the study of its geometry, especially in the case of spin manifolds. First, we focus our attention on the mean curvature and construct a new family of non simply connected minimal surfaces in the Lie group Sol3, by adapting a method used by Daniel and Hauswirth in Nil3 based on the properties of the Gauss map of a surface. Then we give a new spinorial proof of the Alexandrov Theorem extended to all Hr-curvatures in the euclidean space Rn+1 and in the hyperbolic space Hn+1, using a well-chosen test-spinor in the holographic inequalities recently obtained by Hijazi, Montiel and Raulot. These inequalities lead to a new proof of the Heintze-Karcher Inequality as well. Finally we use restrictions of particular ambient spinor fields constructed by Roth to give some extrinsic upper bounds for the first nonnegative eigenvalue of the Dirac operator of surfaces immersed into S2 x S1(r) and into the Berger spheres Sb3 (tau), and we describe the equality cases.

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur le rôle que peuvent jouer les différentes courbures extrinsèques d’une hypersurface dans l’étude de sa géométrie, en particulier dans le cas des variétés spinorielles. Dans un premier temps, nous nous intéressons au cas de la courbure moyenne et construisons une nouvelle famille de surfaces minimales non simplement connexes dans le groupe de Lie Sol3, en adaptant une méthode déjà utilisée par Daniel et Hauswirth dans Nil3 et utilisant les propriétés de l’application de Gauss d’une surface. Ensuite, nous démontrons le Théorème d’Alexandrov généralisé aux Hr-courbures dans l’espace euclidien Rn+1 et dans l’espace hyperbolique Hn+1 en testant un spineur adéquat dans des inégalités de type holographiques établies récemment par Hijazi, Montiel et Raulot. Grâce à ces inégalités, nous démontrons également l'Inégalité de Heintze-Karcher dans l'espace euclidien. Enfin, nous donnons des majorations extrinsèques de la première valeur propre de l’opérateur de Dirac des surfaces de S2 x S1(r) et des sphères de Berger Sb3 (tau) grâce aux restrictions de spineurs ambiants construits par Roth, et nous en caractérisons les cas d’égalité.

Mots clés: Riemannian geometry; Spin geometry; Hypersurfaces; Minimal surfaces; Hr-curvature; Dirac operator; Spectrum; Alexandrov Theorem

Mots clés: Géométrie riemannienne; Géométrie spinorielle; Surfaces minimales; Hr-courbure; Opérateur de Dirac; Spectre; Théorème d'Alexandrov; Riemann; Géométrie de; Surfaces à courbure constante; Analyse spinorielle; Opérateurs de Dirac

Domaines: Mathématiques générales [math.GM]

Christophe Desmonts. Surfaces à courbure moyenne constante via les champs de spineurs. Mathématiques générales [math.GM]. Université de Lorraine, 2015. Français. ⟨NNT : 2015LORR0073⟩. ⟨tel-01751707v1⟩