La matière noire traverse la matière visible sans entrer en collision avec elle. Elle serait composée de Wimp, des particules massives interagissant faiblement. Cependant les Wimp entreraient en collision avec des atomes de façon très exceptionnel (moins d’une chance sur un million), collision qui permettrait de détecter la présence de matière noire par un léger dégagement de chaleur.
On soupçonne son existence car elle influence, grâce à sa masse gravitationnelle particulièrement lourde, les mouvements des galaxies. Certaines galaxies tournent en effet beaucoup trop vite comparées à leur masse visible, seule la présence d'une matière invisible permettrait à ces galaxies d'avoir une masse gravitationnelle correspondant à leurs vitesses.
Comment détecter l'invisible ? Pour observer des objets non lumineux comme la matière noire, les scientifiques observent les trajets des rayons lumineux. Ceux-ci peuvent en effet être détournés de leurs trajectoires par des matières invisibles tout comme les étoiles voient leurs orbites détourner par un trou noir.
Les galaxies seraient composées essentiellement de matière noire. La forte masse gravitationnelle de la matière noire aurait attiré et solidifié les gaz et matières ordinaires, permettant la création des étoiles et des planètes. La matière noire serait une sorte de squelette sur lequel s'amassent les matériaux visibles.
La matière noire représenterait 23 % de l'univers contre 4 % pour la matière ordinaire. Les 73 % restants seraient constitués d'énergie sombre.
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