暗物质是一种可能存在于宇宙中的不可见的物质，它不与电磁力产生作用，也就是不会吸收、反射或发出光。人们目前只能通过重力产生的效应得知，而且已经发现宇宙中有大量暗物质的存在。根据ΛCDM模型，整个宇宙的构成中，常规物质（即重子物质）占4.9%，而暗物质则占26.8%，还有68.3%是暗能量。暗物质的存在可以解决大爆炸理论中的不自洽性，对结构形成也非常关键。暗物质很有可能是一种（或几种）粒子物理标准模型以外的新粒子所构成。对暗物质（和暗能量）的研究是现代宇宙学和粒子物理的重要课题，是现代物理学大厦上的两朵乌云。

最早提出证据并推断暗物质存在的是荷兰科学家扬·奥尔特，在1932年他根据银河系恒星的运动提出银河系里面应该有更多的质量的想法。1933年，美国加州理工学院的瑞士天文学家弗里茨·茲威基研究后发座星系团时，使用维里定理推断出其内部有看不见的物质。但当时并未称为暗物质，而是称为被丢失了的质量。在1980年，美国天文学家薇拉·鲁宾观测星系转速时，发现星系外侧的旋转速度较牛顿重力预期的快，故推测是有数量庞大的质能拉住星系外侧组成，以使其不致因过大的离心力而脱离星系。在2006年，美国天文学家利用钱德拉X射线望远镜对星系团1E 0657-558进行观测，无意间观测到星系碰撞的过程，星系团碰撞威力之猛，使得暗物质与正常物质分开，因此发现了暗物质存在的直接证据。

历史上，人们将可能的暗物质分为三个大类：冷暗物质、温暗物质、热暗物质。这个分类并非依照粒子的真实温度，而是依照其运动的速率。冷暗物质：在古典速度下运动的物质。温暗物质：粒子运动速度足以产生相对论效应。热暗物质：粒子速度接近光速。在众多可能是组成暗物质的成分中，最热门的要属一种被称为大质量弱相互作用粒子的。大质量弱相互作用粒子是一种超出粒子物理标准模型的新粒子，它只通过弱核力和引力与其他粒子相互作用，因此很难被探测到。大质量弱相互作用粒子的质量可能在几个GeV到几个TeV之间，它们可能是超对称理论中的最轻超对称粒子（LSP），也可能是其他理论中的候选者，如超中性子、马约拉纳费米子或惰性中微子。目前有许多实验正在地下或太空中寻找大质量弱相互作用粒子的直接或间接信号，也有一些加速器实验试图人工制造大质量弱相互作用粒子。

暗物质虽然不可见，但却对宇宙的演化和结构有着重要的影响。暗物质可以形成巨大的暗物质晕，这些晕是星系和星系团形成的基础。暗物质也可以影响宇宙微波背景辐射的涨落，这些涨落反映了宇宙早期的密度扰动。通过研究暗物质的分布和性质，我们可以揭示宇宙的起源、演化和命运。暗物质也可能与普通物质发生湮灭或衰变，产生高能的光子、中微子或反物质，这些信号可以被地面或太空的望远镜探测到。通过寻找这些信号，我们可以验证或否定暗物质的候选者模型。如果将暗物质在加速器中人工创造出来，这将为粒子物理学开辟新的领域。

暗物质是探索宇宙奥秘的关键，未来的实验和观测将有望揭示它的本质和作用，这是一个充满挑战和机遇的研究领域，它将带领我们探索自然界最深刻的奥秘。