2 YANG CAO
1. Introduction
Soit kun corps de caract´eristique 0. Pour une vari´et´e Xsur ket un faisceau ´etale Fsur X,
la cohomologie non ramifi´ee de Xde degr´e nest ici par d´efinition le groupe
Hn
nr(X, F ) := H0
Zariski(X, Hn(X, F )),
o`u Hn(X, F ) est le faisceau Zariski associ´e au pr´efaisceau {U⊂X} 7→ Hn
´et(U, F ). Ces groupes
sont des invariants k-birationnels des k-vari´et´es int`egres projectives et lisses ([CT95, Thm.
4.1.1]). Si Xest projective, lisse et k-rationnelle, par [CT95, Thm. 4.1.1 et Prop. 4.1.4], on a
Hi(k, Q/Z(j)) ∼
→Hi
nr(X, Q/Z(j)) pour tous entiers i∈N, j ∈Z.
Soit Xune k-surface projective, lisse, g´eom´etriquement rationnelle. Soit T → Xun torseur
universel sur X[CTS87]. C’est une k-vari´et´e g´eom´etriquement rationnelle. En 1979, Colliot-
Th´el`ene et Sansuc [CTS80, Question Q1, p. 227] ont pos´e la question : si Tposs`ede un point
rationnel, la k-vari´et´e Test-elle une k-vari´et´e k-rationnelle ? Cette question est toujours ouverte.
Un certain nombre d’invariants k-birationnels sont triviaux sur toute compactification lisse
Tcde T. Ainsi les applications de restriction Hi(k, Q/Z(i−1)) →Hi
nr(Tc,Q/Z(i−1)) sont
des isomorphismes pour i= 1 et i= 2. Le cas i= 1 est facile. Dans le cas i= 2, ceci dit que
l’application de restriction Br(k)→Br(Tc) sur les groupes de Brauer est un isomorphisme.
Pour ce r´esultat, voir [CTS77, Thm. 1], [CTS87, Thm. 2.1.2], [HS, Prop. 1.8] et Th´eor`eme 2.8
ci-dessous. Par ailleurs, pour Tposs´edant un k-point, on sait (Proposition 2.12) que pour tous
i∈N, j ∈Z, l’image de Hi
nr(X, Q/Z(j)) dans Hi
nr(T,Q/Z(j)) est r´eduite `a Hi(k, Q/Z(j)).
Dans le pr´esent article, pour X,Tet Tccomme ci-dessus, nous ´etudions les groupes
H3
nr(Tc,Q/Z(2))/H3(k, Q/Z(2)) ⊂H3
nr(T,Q/Z(2))/H3(k, Q/Z(2)).
Dans [Cao], nous avons ´etabli que H3
nr(Tc,Q/Z(2))/H3(k, Q/Z(2)) est fini.
Les principaux r´esultats du pr´esent article sont les suivants.
(a) Le quotient H3
nr(T,Q/Z(2))/H3(k, Q/Z(2)) est fini.
(b) Si H1(k, Sym2Pic(X¯
k)) = 0 et X(k)6=∅, alors H3
nr (T,Q/Z(2))
H3(k,Q/Z(2)) = 0 (Th´eor`eme 4.7). Pour
´etablir ce r´esultat, nous appliquons aux torseurs sous un tore une technique d´evelopp´ee par
A. Merkurjev [Me13] pour ´etudier les torseurs sous un groupe semisimple.
(c) Si Xest une surface de Chˆatelet g´en´eralis´ee, c’est-`a-dire un fibr´e en coniques sur P1
k
poss´edant une section sur une extension quadratique de k, et X(k)6=∅, alors H3
nr (Tc,Q/Z(2))
H3(k,Q/Z(2)) est
nul (Th´eor`eme 5.1).
(d) Si Xest une surface projective, lisse, k-birationnellement ´equivalent `a une surface de
del Pezzo de degr´e ≥2 ou `a une surface fibr´ee en coniques au-dessus d’une conique, alors
H3
nr(Tc,Q/Z(2))
H3(k,Q/Z(2)) est purement 2-primaire (Th´eor`eme 6.7).
Conventions et notations.
Soit kun corps quelconque de caract´eristique 0. On note kune clˆoture alg´ebrique.
Une k-vari´et´e Xest un k-sch´ema s´epar´e de type fini. Pour Xune telle vari´et´e, on note
k[X] son anneau des fonctions globales, k[X]×son groupe des fonctions inversibles, Pic(X) :=
H1
´et(X, Gm) son groupe de Picard, Br(X) := H2
´et(X, Gm) son groupe de Brauer, CHi(X) son
groupe de Chow de codimension iet CHi(X) son groupe de Chow de dimension i. Pour X/k