Iets houdt sterrenstelsels bij elkaar. Het is niet de materie die we kunnen zien. Sterren draaien te snel om de centra van sterrenstelsels om verklaard te kunnen worden door de zichtbare massa. Clusters van sterrenstelsels zijn heter dan ze zouden moeten zijn. Gravitationele lenswerking buigt licht meer dan alleen door zichtbare materie mogelijk zou zijn. De eenvoudigste verklaring is donkere materie: een vorm van materie die geen licht uitzendt, absorbeert of reflecteert, maar wel zwaartekracht uitoefent.

Donkere materie beslaat ongeveer 27 procent van het universum. Het bestaat niet uit atomen. Het interageert niet elektromagnetisch, waardoor het onzichtbaar is. Het interageert alleen via zwaartekracht en mogelijk via de zwakke kernkracht. Kandidaten zijn onder andere WIMPs, axionen en steriele neutrino's. Geen van deze is tot nu toe gedetecteerd.

Donkere materie is essentieel voor de vorming van structuren. Zonder donkere materie zou de zwaartekracht materie niet snel genoeg bij elkaar kunnen trekken om sterrenstelsels te vormen. Simulaties die donkere materie meenemen, reproduceren het waargenomen kosmische web. Simulaties zonder donkere materie doen dat niet.

De zoektocht is een van de grootste projecten in de natuurkunde. Ondergrondse detectoren, deeltjesversnellers en telescopen speuren er allemaal naar. Tot nu toe niets. Maar het bewijs voor de zwaartekracht is overweldigend.