天文学家第一次使用“暗物质”这个词是20世纪30年代，如今差不多一个世纪过去了，这种难以捉摸的物质依然没有得到解释。物理学家可以测量出星系及其他天体被暗物质影响后的运动，但是暗物质的组成依然是个谜。为了解决这个难题，物理学家已经想出了很多种可能性，包括对应的探测方法。其中有一些是在尝试解决其他物理问题时产生的，另外一些则来自于对暗物质的专门研究。
弱相互作用大质量粒子的质量可能是质子质量的1至1000倍，而且它们之间只存在弱相互作用。如果弱相互作用大质量粒子终究没有出现，我们就只能期待新的解决方案出现来解决暗物质之谜。中微子是几乎没有质量的粒子，它可以在不同类型之间转变，穿过整个行星而不撞到任何东西。中微子已经够古怪了，但它们还有更古怪的对应粒子——惰性中微子。弱相互作用大质量粒子中最有希望的中性微子，出自超对称理论。
发现中性微子将能解决两个重大的物理难题：可以告诉我们暗物质的组成，以及证明超对称的存在。在宇宙形成之初，正物质与反物质猛烈地碰撞，每次碰撞都伴随着湮灭，直到最后只剩下了正物质。显然，实际情况并不是这样，而物理学家至今还没搞清楚原因。搜寻弱相互作用大质量粒子正面对挑战，与此同时，另一种名为“轴子”的粒子正让科学家兴奋起来。轴子并不是新提出的粒子。
20世纪80年代早期，就在海伦·奎因和罗伯托·皮塞发表了一篇里程碑式的论文解决了一个关于强相互作用的问题之后不久，物理学家第一次设想了它的存在。正如爱丽丝镜子里的奇异物品和生物一样，或许也存在一个完全孤立的世界，拥有不同于我们世界的基本粒子，而暗物质就在其中。暗物质或许不是这些候选者中的任何一个——也或许包含不止一个。没有证据表明暗物质仅由一种粒子构成，我们只是为了简洁才这样假设。