宇宙中存在暗物质的事实已经得到大量天文观测的支持。早在 1933 年瑞士天
文学家 Fritz Zwicky 在研究后发星系团中星系运动时就提出来了暗物质的概念 [1] 。
他根据所测得的星系速度弥散并应用维里定理得到了后发星系团的质光比，发现比
太阳的质光比要大 400 倍左右 [1] ，因此他认为这个星系团中应当存在大量的不发光
的“暗”物质。今天，有许多办法可以测量星系团的质量，如通过弱引力透镜效应，
通过测量团内热气体的 X 射线发射轮廓图以及通过测量径向速度分布等。这些测
量结果都表明星系团的总质量远远大于可见物质的质量。
漩涡星系旋转曲线的测量表明星系中同样存在暗物质。通常测量的旋转曲线在
距离星系中心很远的地方会变平，并且一直延伸到可见的星系盘边缘以外很远的地
方都不会下降。如果没有暗物质存在，很容易得到在距离很远的地方旋转速度会随
距离下降：因此，平坦的旋转曲线就意味着星系中包含了更多的不可见的物质。
最近 WMAP 实验通过测量微波背景精确地得到宇宙中大约存在占宇宙总能量
22%的暗物质的组分 [2] 。
尽管暗物质的存在已经得到了大量天文实验观测的证实，但暗物质粒子的性质
却依然不为人们所了解。暗物质究竟是什么样的粒子，带什么量子数，是费米子还
是玻色子，它和普通物质如何相互作用等，我们对此一无所知。确定暗物质的性质
是宇宙学和基本粒子物理理论最重要的基本问题之一。
暗物质要求稳定、不带电、相互作用弱等性质，因此，粒子物理标准模型中大
部分的基本粒子都不可能构成暗物质。唯一的可能是中微子，而由于中微子只能构
成所谓热暗物质，与宇宙大尺度结构的观测不相符，因此也被排除了。这样构成暗
物质的粒子必然是超出标准模型的新粒子。
目前人们正试图通过各种办法寻找暗物质的信号以了解它的性质。大型对撞机
LHC 很有可能发现 TeV 能区的新物理并直接产生暗物质，这是研究暗物质性质最
直接的办法。另外一类实验是在地下放置一个探测器，以探测暗物质粒子和探测器
物质碰撞所产生的信号。还有一类实验则是通过寻找暗物质粒子碰撞并“湮没”所
产生的产物，如伽马射线、高能中微子、正电子或者反质子等来探测其存在并确定
其相互作用的性质。目前这类实验(或即将开始的实验)有卫星实验 Glast [3] ，空间站
实验 AMS02 [4] ，南极实验 IceCube [5] 等。
总之，由于目前的实验进展非常迅速，对撞机、地下实验、地面和空间实验等
将在未来几年时间里取得大量实验数据，人们期望对于暗物质性质的认识有可能很
快得到突破性的进展。