In dieser Arbeit untersuchen wir die Interaktion von Holonomie und der globalen Geometrie von Lorentzmannigfaltigkeiten und pseudo-Riemannschen Untermannigfaltigkeiten in Räumen konstanter Krümmung. Insbesondere konstruieren wir schwach irreduzible, reduzible Lorentzmetriken auf den Totalräumen von gewissen Kreisbündeln, was zu einer Konstruktionsmethode von Lorentzmannigfaltigkeiten mit vorgegebener Holonomiedarstellung führt. Danach führen wir eine Bochnertechnik für die Lorentzmannigfaltigkeiten ein, die ein nirgends verschwindendes, paralleles, lichtartiges Vektorfeld zulassen, dessen orthogonale Distribution kompakte Blätter hat. Schließlich klassifizieren wir normale Holonomiedarstellungen von raumartigen Untermannigfaltigkeiten in Räumen konstanter Krümmung und verallgemeinern die Klassifikation eine größere Klasse von Untermannigfaltigkeiten. / In this thesis we study the interaction of holonomy and the global geometry of Lorentzian manifolds and pseudo-Riemannian submanifolds in spaces of constant curvature. In particular, we construct weakly irreducible, reducible Lorentzian metrics on the total spaces of certain circle bundles leading to a construction of Lorentzian manifolds with specified holonomy representations. Then we introduce a Bochner technique for Lorentzian manifolds admitting a nowhere vanishing parallel lightlike vector field whose orthogonal distribution has compact leaves. Finally, we classify normal holonomy representations of spacelike submanifolds in spaces of constant curvature and extend the classification to more general submanifolds.

In dieser Arbeit beschreibe ich verschiedene Aspekte der Kompaktifizierung der String Theorie, insbesondere auf nichttrivialen Mannigfaltigkeiten. Im ersten Teil betrachte ich K-Theorie und ihre Anwendung in der Untersuchung von D-Branen. Es handelt sich um eine verallgemeinerte Kohomologietheorie welche die möglichen Ladungen für eine gegebene Raumzeitmannigfaltigkeit klassifiziert. Eine natürliche Fragestellung ist inwiefern sich diese Beschreibung von der üblichen mit (de Rahm) Kohomologie/Homologie unterscheidet. Hierzu gebe ich eine Calabi-Yau Mannigfaltigkeit an die den Unterschied illustriert. Anstatt der Kompaktifizierung auf einer komplizierten glatten Mannigfaltigkeit kann man auch Orbifolds von einfachen Mannigfaltigkeiten studieren um interessante Kompaktifizierungen zu erhalten. Dies wird mit äquivarianter K-Theorie beschrieben. Um dies mit physikalischen vorhersagen zu vergleichen berechne ich alle KO_{Z_2}(R^{p,q}). Darueberhinaus kann man Orientifolds betrachten, diese führen auf die Definition von neuen K-Theorien. Ich beschreibe einfache Eigenschaften dieser Theorien. Im zweiten Teil präsentiere ich Kompaktifizierungen auf G_2 und Spin(7) Mannigfaltigkeiten und ihre Beschreibung als Gepner Modelle. Die SCFT und die geometrische Beschreibung unterscheiden sich, und ich gebe eine Erklärung für dieses Phänomen. / In this thesis I consider various aspects of string theory compactifications, especially for nontrivial internal manifolds. The first part is dedicated to the application of K-theory to the study of D-branes. It is the generalized cohomology theory which classifies the possible charges on a given spacetime. A natural question is whether there is any difference between K-theory and the usual description via (de Rahm) cohomology/homology. For this I present a Calabi-Yau manifold which illustrates this difference. Instead of compactifying on a complicated smooth manifold one can also consider orbifolds of simple manifolds to get interesting compactifications. These are described by equivariant K-theory. To be able to compare this with the physical prediction I calculate all KO_{Z_2}(R^{p,q}). Furthermore one can consider orientifolds, which suggests the definition of new K-theories. I investigate simple properties of these. In the second part I present compactifications on G_2 and Spin(7) manifolds and their description as Gepner models. The SCFT and the geometric description disagree. An explanation for this phenomenon is offered.

Die Arbeit untersucht lokale Geometrien, die Twistorspinoren zulassen auf pseudo-Riemannschen Mannigfaltigkeiten beliebiger Signatur. Hierzu entwickeln wir die benötigten Methoden, nämlich das konforme Traktorkalkül, welches eine konform-invariante Beschreibung von Twistorspinoren als parallele Objekte ermöglicht, weiter. In diesem Zusammenhang ist unser erstes zentrales Resultat ein Klassifikationssatz für konforme Strukturen, deren Holonomiegruppen einen total ausgearteten Unterraum beliebiger Dimension invariant lassen. Hierauf aufbauend können wir einen partiellen Klassifikationssatz für konforme Strukturen mit Twistorspinoren beweisen. Weiterhin studieren wir die Nullstellenmenge eines Twistorspinors unter Nutzung der Theorie der Orbitzerlegungen für parabolische Geometrien. Wir können die lokale geometrische Struktur der Nullstellenmenge vollständig beschreiben und zeigen, dass lokal jeder Twistorspinor mit Nullstelle konform äquivalent zu einem parallelem Spinor ist. Eine Anwendung dieser Resultate auf niedrig-dimensionale Split-Signaturen führt zu einer vollständigen geometrischen Beschreibung von Mannigfaltigkeiten mit nicht-generischen Twistorspinoren in den Signaturen (3,2) und (3,3) durch parallele Spinoren, was die schon bekannte Analyse des generischen Falls komplementiert. Darüberhinaus wenden wir das Traktorkalkül an, um einer konformen Spin- Mannigfaltigkeit auf natürliche Weise eine konforme Superalgebra zuzuordnen. Dieser Zugang führt zu verschiedenen Resultaten, die algebraische Eigenschaften dieser Superalgebra mit speziellen Geometrien auf der zugrundeliegenden Mannigfaltigkeit in Verbindung bringen. Weiterhin erhält man so neue Konstruktionsprinzipien für Twistorspinoren und konforme Killingformen. Zuletzt führen wir den Begriff der konformen Spin-c-Geometrie ein. Unter anderem liefern spezielle Spin-c-Twistorspinoren eine neue Charakterisierung von Fefferman-Räumen. / The present thesis studies local geometries admitting twistor spinors on pseudo- Riemannian manifolds of arbitrary signature. To this end, we refine and extend the necessary machinery of first prolongation of conformal structures and conformal tractor calculus which allows a conformally-invariant description of twistor spinors as parallel objects. In this context, our first main theorem is a classification result for conformal geometries whose conformal holonomy group admits a totally degenerate invariant subspace of arbitrary dimension. Based on this we are able to prove a partial classification result for conformal structures admitting twistor spinors. Moreover, we study the zero set of a twistor spinor using the theory of curved orbit decompositions for parabolic geometries. We can completely describe the local geometric structure of the zero set and show that locally every twistor spinor with zero is equivalent to a parallel spinor off the zero set. An application of these results in low-dimensional split-signatures leads to a complete geometric description of manifolds admitting non-generic twistor spinors in signatures (3,2) and (3,3) in terms of parallel spinors which complements the well-known analysis of the generic case. Moreover, we apply tractor calculus for the construction of a conformal superalgebra naturally associated to a conformal spin structure. This approach leads to various results linking algebraic properties of the superalgebra to special geometric structures on the underlying manifold. It also exhibits new construction principles for twistor spinors and conformal Killing forms. Finally, we introduce and elaborate on the notion of conformal Spin-c-geometry. Among other aspects, this gives rise to a new characterization of Fefferman spaces in terms of distinguished Spin-c-twistor spinors.

Cette thèse s'intéresse à des aspects divers des structures affines complexes branchées sur les surfaces de Riemann.Dans une première partie, nous étudions un invariant algébrique de ces structures appelé holonomie, qui est une représentation du groupe fondamental de la surface sous-jacente dans le groupe affine. Nous démontrons un théorème caractérisant les représentations se réalisant comme l'holonomie d'une structure affine.Nous nous intéressons ensuite à la géométrie de certains espaces de modules de telles structures qui viennent naturellement avec une structure hyperbolique complexe. Nous décrivons cette géométrie en terme de dégénérescences de structures affines.Enfin, nous regardons une sous-classe de structures affines dont chaque élément induit une famille de feuilletages sur la surface sous-jacente. Nous relions ces feuilletages à des systèmes dynamiques unidimensionnels appelés échanges d'intervalles affines et nous étudions un cas particulier en détails. / This thesis deals with several aspects of branched, complex affine structures on Riemann surfaces.In a first chapter, we study an algebraic invariant of these structures called holonomy, which is a representation of the fundamental group of the underlying surface into the affine group. We prove a theorem characterising such representations that arise as the holonomy of an affine structure.In a second part, we study certain moduli spaces of affine tori which happen to have an additional complex hyperbolic structure. We analyse the geometry of this structures in terms of degenerations of the underlying affine tori.Finally, we narrow our interest to a subclass of affine structures each element of which inducing a family of foliations on the underlying topological surface. We link these foliations to 1-dimensional dynamical systems called affine interval exchange transformations and study a particular case in details.

Cette thèse est consacrée à l'étude des variétés projectives strictement convexes de volume fini. Une telle variété est le quotient G\U d'un ouvert proprement convexe U de l'espace projectif réel RP^(n-1) par un sous-groupe discret sans torsion G de SLn(R) qui préserve U. Dans un premier temps, on étudie l'adhérence de Zariski des holonomies de variétés projectives strictement convexes de volume fini. Pour une telle variété G\U, on montre que, soit G est Zariski-dense dans SLn(R), soit l'adhérence de Zariski de G est conjuguée à SO(1,n-1). On s'intéresse ensuite à l'espace des modules des structures projectives strictement convexes de volume fini. On montre en particulier que cet espace des modules est un fermé de l'espace des représentations. / In this thesis, we study strictly convex projective manifolds of finite volume. Such a manifold is the quotient G\U of a properly convex open subset U of the real projective space RP^(n-1) by a discrete torsionfree subgroup G of SLn(R) preserving U. We study the Zariski closure of holonomies of convex projective manifolds of finite volume. For such manifolds G\U, we show that either the Zariski closure of G is SLn(R) or it is a conjugate of SO(1,n-1).We also focuss on the moduli space of strictly convex projective structures of finite volume. We show that this moduli space is a closed set of the representation space.