Lück arbeitete u. a. über die Theorie der -Invarianten (wie -Betti-Zahlen und -Kohomologie) von Mannigfaltigkeiten in der algebraischen Topologie, die ursprünglich von Michael Atiyah eingeführt wurden und mit Operatoralgebren definiert werden. Sie haben Anwendungen in Gruppentheorie und Differentialgeometrie. Hier bewies er unter anderem den Approximationssatz von Lück. Mit Arthur Bartels und Holger Reich bewies er Spezialfälle der Farrell-Jones-Vermutung, zum Beispiel für CAT(0)-Gruppen, hyperbolische Gruppen und Gitter in Lie-Gruppen. Diese Vermutung hat viele Anwendungen, unter anderem auf die Klassifikation von Mannigfaltigkeiten und die Berechnungen der K- und L-Theorie von Gruppenringen.
Approximating -invariants by their finite-dimensional analogues. In: Geom. Funct. Anal. 4, no. 4, 1994, S. 455–481.
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Transformation groups and algebraic K-theory (= Lecture Notes in Mathematics. Band1408). Springer, 1989.
L2-Invariants: Theory and Application to Geometry and K-Theory (= Ergebnisse der Mathematik und ihrer Grenzgebiete). Springer, 2002.
mit M. Kreck: The Novikov Conjecture – Geometry and Algebra, Oberwolfach Seminars. Birkhäuser, 2004.
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