2015年12月17日，中国首颗暗物质粒子探测卫星“悟空”（DAMPE）发射。这是中国科学家们的身影又一次出现在“两暗一黑”问题的探索之路上。你或许听说过“暗物质”吧？我们都知道身边的物质是由原子组成的，而原子又是由质子、中子、电子等粒子组成。那么，暗物质又是什么，由什么组成？它为什么那么重要，以至于各国科学家们，利用各种先进仪器，在地下深处或是太空中夜以继日地追寻着它的踪迹？
天文学家们是从20世纪30年代开始意识到宇宙中存在着看不见的暗物质。1933年，瑞士的天文学家弗里茨·兹威基（Fritz Zwicky）对距离地球3.2亿光年、由超过3000个星系组成的后发座星系团进行了观测。他采用了两种不同的方法来测量星系团的质量。第一种方法是对大量星系的运动速度进行分析，因为速度与引力有关，所以可以间接估计出星系团的质量。用这个方法得到质量称为“力学质量”。
另一种方法是通过星系团内星系的亮度来估计质量，因为恒星质量越大就越亮。这样得到的质量称为“光度质量”。按说力学质量和光度质量应该相近，然而实际得到的结果是，力学质量比光度质量高了400倍左右！也就是说，力学质量里的绝大部分是我们看不到（不发光）的物质。
到了20世纪70年代，美国天文学家薇拉·鲁宾（Vera Rubin）使用基特峰天文台和洛厄尔天文台的望远镜对距离地球约250万光年的仙女座星系进行观测。她利用多普勒效应测量了这个星系不同半径处，围绕着星系中心旋转的气体的运动速度。按说，离中心越近，引力越大，运动速度应该越快才能产生足够的离心力，抵消掉引力的影响。就像离太阳越近的行星，公转速度就越大。
但鲁宾也发现了奇怪的现象：离星系中心不同距离处的气体，围绕中心旋转的速度都差不多。她又观测了其他星系，发现也是同样的情况。鲁宾由此认为，宇宙中存在着我们看不到的物质，为弥散于星系各处的气体提供着引力。
20世纪80年代，科学家正式提出了“暗物质”这个名称。现在普遍认为，组成星系团的质量中，星系只占了百分之几，星系际介质约占20%，暗物质的比例则高达70%～80%。暗物质的所谓“看不见”，不单单是说用我们的肉眼在可见光波段看不见，而是说不论探测什么波段的电磁波，比如红外线、紫外线、X射线、伽马射线等，都看不到它。也就是说，暗物质不发出任何波段的光。
人们首先想到暗物质会不会是那些用光学望远镜很难发现的暗天体，例如行星、褐矮星、衰老的白矮星、中子星、黑洞等。但是所有暗天体加起来，也达不到星系总质量的10%，不足以扮演暗物质的重要角色。那么，扩大范围，暗物质是由原子组成的吗？研究认为，由原子构成的物质也不足暗物质的1/5，依然无法满足暗物质所需要的量。
在宇宙的早期可能存在小型的“原初黑洞”，它们不是从原子组成的恒星演化而来的，所以并不能将之从暗物质候选者中排除掉。但是原初黑洞是否真的存在现在还并不清楚。
科学家认为，满足上述条件、有希望成为暗物质的基本粒子有两种：中轻微子（neutralino）和轴子（axion）。中轻微子是一种理论上预言的粒子，尚未被发现。它不带电，质量是质子的1000倍左右，因为质量大所以运动得很慢。
它既不发光，也很少与其他物质发生碰撞。在宇宙中的数密度平均是1000立方米1个。轴子也是一种理论上预言的粒子，它的质量非常小，大约只有质子的100万亿分之1。假如轴子就是暗物质的的话，数密度可以达到1000立方米1017个。从宇宙早期诞生时开始，轴子的速度就几乎为零，这是因为它几乎不与其他粒子发生碰撞，也就无法得到能量。
最直接的方法就是捕捉暗物质与某个原子核相碰撞时发出的信号。例如我国的锦屏极深地下暗物质实验室，位于四川雅砻江锦屏山的隧道内，上方有厚达2400米的岩石层，可以将穿透力极强的宇宙射线隔绝到只有地面水平的大约亿分之一，为探测暗物质提供了一个几乎没有干扰的环境。实验室使用的是我国自主设计的高纯锗探测器，测量暗物质粒子与锗晶体碰撞时产生的热。加拿大、美国、意大利、日本等国也建有寻找暗物质的地下实验室。
还有间接探测暗物质的方法，就是捕捉暗物质对互相碰撞、湮灭时产生的痕迹。当一对暗物质粒子偶然正碰的时候，会同时湮灭，可能会放出质子、电子及它们的反粒子、中微子和伽马射线。如果能够精确测量到这些粒子的能谱，就可能会发现暗物质粒子的踪影。例如丁肇中教授主持的阿尔法磁谱仪（AMS）实验，就是在太空中高精度地探测反物质粒子的能谱，有可能发现暗物质的踪影。
2011年5月19日，奋进号航天飞机将重达6.7吨的AMS-02探测器运送到国际空间站上，展开探测。我国有多个研究单位参与了这一项目。
中国发射的首颗暗物质粒子探测卫星DAMPE，既能探测正负电子，又能够观测高能伽马光子，而且具有较好的能量分辨率，希望能捕捉到暗物质的踪迹。除了捕捉暗物质，科学家们还试图人工制造出暗物质，例如中轻微子。目前最有希望制造出中轻微子的就是位于瑞士日内瓦郊外地下的“大型强子对撞机”（Large Hadron Collider，LHC）。2012年，科学家正是用LHC发现了被称为“上帝粒子”的希格斯粒子。
暗物质占宇宙组成的大约23%，另一种神秘的东西——暗能量占到了大约73%。也就是说，这个宇宙96%的组成我们都还不清楚到底是什么。暗物质是恒星、星系等天体形成的种子，暗物质是什么，直接关系着我们自身的起源。暗物质之谜的解开，也将是粒子物理学的一次飞跃。