在物理學中，把狀態變化的“轉折點”稱為“臨界點”，比如水變成冰，溫度臨界值（或者說“臨界點”）為0℃。宇宙學的研究認為，宇宙中物質的平均密度，與決定宇宙是膨脹還是收縮的臨界值，相差不會超過百萬分之一。可是，宇宙中發可見光的恆星和星系的物質總量不到臨界值的1%，加上輻射其他電磁波的天體，如行星、白矮星和黑洞等，最多也只有臨界值的10%。於是，科學家推測，宇宙中有一種未知的物質存在，並稱其為“暗物質”。
長期以來，暗物質對人類而言始終是一個神秘之物。但隨著時間的流逝，科學家很有可能在不久的將來解開這種令人迷惑不解的物質——構成宇宙中絕大多數物質的神秘面紗。
沒有一個人知道不可見的暗物質究竟是什麼，但它一定存在於茫茫宇宙中，如果沒有它，星系便會彼此分離。自20世紀70年代以來，科學家們根據對許多大型天體之間，如星系之間的引力效果的觀測發現，常規物質不可能引起如此大的引力，因此暗物質的存在理論被廣泛認同。
幾十年前，暗物質剛被提出來時僅僅是理論的產物，但是現在我們知道暗物質已經成為了宇宙的重要組成部分。暗物質的總質量是普通物質的6倍，在宇宙能量密度中佔了1/4，同時更重要的是，暗物質主導了宇宙結構的形成。如果沒有暗物質就不會形成星系、恆星和行星，也就更談不上今天的人類了。
一般人很難相信暗物質的存在。天文學家介紹說：“這個物質很奇怪，不僅本身不發光，而且光線也射不進去，所以人是看不到的。最令人驚訝的是，它雖然摸不到，卻有重量和引力，如果前面有個暗物質山，可能會將人壓死。”
知道暗物質的存在並不等於知道它是什麼東西。科學家們承認，他們對暗物質仍然一無所知。普遍的推測是它由大約137億年前宇宙大爆炸後留下的微粒組成。
當前一項最主要的假設認為，暗物質由一些尚未被探測到的怪異粒子構成，它們不與光發生聯絡，因此無法被我們看到。一種理論將這種怪異粒子稱之為WIMP（大質量弱相互作用粒子的英文縮寫），它們呈電中性，質量是質子的100倍。
1972年，高能所云南高山宇宙線觀測站曾觀測到：一個從宇宙射線中來的能量大於3 000億電子伏特的粒子碰撞石墨中的粒子後，產生了3個帶電粒子。分析表明，其中一個是負介子，一個是質子，還有一個是能量大於430億電子伏特、壽命長於0.046納秒的帶電粒子。許多科學家認為這種帶電粒子一旦被證明存在，就很有可能是暗物質的粒子。
暗物質存在與否，雖然已經得到初步證實。但暗物質將由什麼樣的物質所形成？它們是什麼樣的粒子或是場，或是兩者的統一，仍然需要進一步的研究。
