某種力量維繫著星系。它並非我們肉眼可見的物質。恆星圍繞星系中心運行的速度太快，可見物質的質量無法解釋。星系團的溫度也遠高於其應有的溫度。重力透鏡效應使光線彎曲的程度遠超可見物質所能達到的極限。最簡單的解釋是暗物質：一種既不發射、也不吸收或反射光線，但卻能產生引力的物質。

暗物質約佔宇宙的27%。它並非由原子構成，也不參與電磁相互作用，因此不可見。它只參與引力相互作用，也可能透過弱核力相互作用。弱相互作用重粒子（WIMP）、軸子和惰性中微子都是暗物質的候選者，但目前尚未探測到任何一種。

暗物質對宇宙結構的形成至關重要。如果沒有暗物質，引力就無法將物質快速聚集在一起形成星系。包含暗物質的模擬能夠重現觀測到的宇宙網，而不含暗物質的模擬則無法做到這一點。

這項搜尋是物理學領域規模最大的工程之一。地下探測器、粒子對撞機和望遠鏡都在進行搜尋。迄今為止，一無所獲。但引力證據卻十分確鑿。