การตรวจจับสสารมืด
จากการทำนายทางดาราศาสตร์ ถ้าสสารมืดเกิดมาจาก WIMPs แสดงว่าต้องมี WIMPsซึ่งน่าจะผ่านโลกเป็นล้าน ล้าน อนุภาคใน 1 วินาที แต่ก็ยังไม่สามารถตวรจจับได้ การทดลองที่ค้นหาอนุภาคดังกล่าว แบ่งเป็น 2 ส่วน ประกอบด้วยการตรวจจับโดยตรง และการตรวจจับทางอ้อม การตรวจจับโดยตรงเป็นการตรวจจับทางธรรมชาติแต่ยังไม่มีการทดลองใด ๆ ยืนยันการตรวจจับดังกล่าวได้เนื่องจากการที่จะตรวจจับ WIMPsและ axions เป็นไปได้ยากมาก ถึงแม้จะตรวจจับจากกลุ่มดาวที่ระบุว่ามีสสารมืดแน่นอน แต่ก็ยังไม่มีผลการทดลองใดถูกยืนยันว่าตรวจจับได้
ส่วนการตรวจจับทางอ้อมเป็นไปโดยการสร้าง WIMPs ในห้องปฏิบัติการ ในขณะนี้มีห้องปฏิบัติการอยู่หลายที่เช่น แต่ WIMPsเป็นอนุภาคที่กระทำปฏิกิริยากับวัตถุน้อยมาก มากตรวจจับจึงต้องใช้ความรู้ด้านพลังงานและโมเมนตัมที่หายไปเพื่อมาอธิบายว่าเกิด WIMPs ขึ้น ซึ่งถ้าสามารถตรวจจับได้แสดงว่ามีสสารมืดอยู่จริง
มีห้องปฏิบัติการที่ค้นหาอนุภาคดังกล่าวมากมายเช่น The Cryogenic Dark Matter Search, ใน Soudan Mine in Minnesota พยายยามที่จะหาอนุภาคจากการให้ความร้อนขณะที่เย็นยิ่งยวดของเจอร์เมเนียนและผลึกซิลิกอน ซึ่งคาดว่าจะปล่อย WIM ออกมา P. The Gran Sasso National Laboratory at L’Aquila, in Italy, ใช้ xenon ในการวัดแสงที่สว่างออกมาเมื่อ WIMP ชน xenon nucleus. ผลในปี 2007, ใช้ 15 kg แก๊สซีนอนหลอมเหลวแต่ผลที่ได้ล้มเหลวเพราะไม่สามารถจับอนุภาคใด ๆ ได้เลย ในปี2008 จะเพิ่มแก๊สเหลวเป็น 150 kg
และนักวิทยาศาสตร์ยังค้นคว้าจากทฤษฎีต่าง ๆ อีกมากมายแต่ก็ยังตรวจจับ WIMPs ไม่ได้และคาดว่าจะจับได้ในอนาคต
คำอธิบายอื่น
การเปลี่ยนแปลงแรงโน้มถ่วง
ทางเลือกในการเสนอสมบัติทางกายภาพของอนุภาคที่เป็นสสารมืด ถูกสมมุติขึ้นแต่ค่าที่ได้จากการสำรวจยังไม่สอดคล้องกับสิ่งที่สมมุติขึ้นเพราะความเข้าใจเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงยังไม่สมบูรณ์ เพื่อจะอธิบายให้ดียิ่งขึ้น แรงโน้มถ่วงที่ได้จากการสำรวจต้องมีค่ามากกว่า Newtonian มาก ๆ หนึ่งในทฤษฎีที่นำมาใช้คือ Modified Newtonian Dynamics(MOND) ซึ่งเป็นการพิจารณากฎนิวตันพื้นฐานด้วนความเร่งที่มีค่าน้อย ๆอย่างไรก็ตามโครงสร้างความสัมพันธ์ของ MOND นั้นคำนวณยากมากอีกทั้งยังมีข้อจำกัดบางอย่างที่ไม่สามารถอธิบายได้เช่น การเคลื่อนที่ของแสงผ่านเลนส์โน้มถ่วงแล้วหักเหไปรอบ ๆ ดาราจักร แต่ MOND ก็เป็นแนวคิดเริ่มต้นทำให้มีการพัฒนาต่อมา Jacob Bekenstein ได้สร้างทฤษฎีใหม่ขึ้นคือ Tensor-Vector-Scalar เรียกอีกอย่างว่า TeVeS ซึ่งสามารถแก้ปัญหาที่กล่าวมาแล้วได้ อย่างไรก็ตามก็มีการสำรวจต่อมาในปี 2006 ศึกษาการชนกันของดาราจักรแต่ผลที่ได้ยังไม่สามารถใช้ทฤษฎีนี้อธิบายได้ และในปี 2007 John W. Moffatt ก็เสนอทฤษฎี MOG(modified gravity) ซึ่งสามารถอธิบายการชนกันของดาราจักรได้
การอธิบายด้วยกลศาสตร์ควอนตัม
เราสามารถใช้ทฤษฎีควันตัมมาช่วยอธิบายในทฤษฎี Scalar-Tensor ซึ่ง scalar field เหมือนกับ Higgs field ส่วนในทฤษฎีอื่น ๆ scalar field เหมือน inflation field (พองลม) ซึ่ง inflation field มีส่วนสำคัญในการอธิบายในทฤษฎีบิ๊กแบง ซึ่งเป็นตัวควบคุม dark energy และมวลสาร ทฤษฎีควันตัมจึงเป็นอีกเครื่องมือหนึ่งที่ช่วยหาคำตอบได้ในบางทฤษฎี
สสารมืดคือสสารในจักรวาลที่เรามองไม่เห็นแต่รู้ว่ามีอยู่ เพราะอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของมันต่อสสารปกติในกาแล็กซี่ สสารมืดเป็นองค์ประกอบในอวกาศชนิดหนึ่งซึ่งเป็นเพียงสมมุติฐานทางด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์และจักรวาลวิทยา ว่ามันเป็นสสารซึ่งไม่สามารถส่องแสงหรือสะท้อนแสงได้เพียงพอที่ระบบตรวจจับการแผ่รังสีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะสามารถตรวจจับได้โดยตรง แต่การมีอยู่ของมันศึกษาได้จากการสำรวจทางอินฟราเรดจากผลกระทบของแรงโน้มถ่วงรวมที่มีต่อวัตถุท้องฟ้าที่เรามองเห็น จากการสังเกตการณ์โครงสร้างขนาดใหญ่ในอวกาศที่ใหญ่กว่าดาราจักรในปัจจุบัน ตลอดจนถึงทฤษฎีบิกแบง นับได้ว่าสสารมืดเป็นส่วนประกอบของมวลจำนวนมากในเอกภพในสังเกตการณ์ของเรา
ปรากฏการณ์ที่ตรวจพบอันเกี่ยวข้องกับสสารมืด เช่น ความเร็วในการหมุนตัวของดาราจักร ความเร็วในการโคจรของดาราจักรในกระจุกดาราจักร รวมถึงการกระจายอุณหภูมิของแก๊สร้อนในดาราจักรและในคลัสเตอร์ของดาราจักร สสารมืดยังมีบทบาทอย่างมากในการก่อตัวและการพัฒนาการของดาราจักร ผลการศึกษาด้านต่างๆ ล้วนบ่งชี้ว่า ในกระจุกดาราจักรและเอกภพโดยรวม ยังคงมีสสารชนิดอื่นอีกนอกเหนือจากสิ่งที่ตอบสนองต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เรียกสสารโดยรวมเหล่านั้นว่า “สสารมืด”
สสารปกติจะถูกตรวจจับได้จากการแผ่พลังงานออกมา เนบิวลา กาแล็กซี ดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ ต้นไม้ หรือแม้กระทั่งจุลชีพเล็กๆ จะถูกตรวจจับได้จากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดใดชนิดหนึ่งที่แผ่ออกมา ทว่าสสารมืดจะไม่แผ่พลังงานเพียงพอที่จะตรวจจับได้โดยตรง นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าในจักรวาลมีสสารมืดตั้งแต่ปี 1933 เมื่อ ฟริตซ์ ซวิคกี้ นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ของสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย ศึกษากระจุกกาแล็กซีโคมา โดยวัดมวลทั้งหมดของกระจุกกาแล็กซีนี้บนพื้นฐานการศึกษาการเคลื่อนที่ของกาแล็กซีบริเวณขอบของกระจุกกาแล็กซี
สสารมืด มีมวลมากกว่าที่มองเห็น จากการประมาณค่าพบว่าการแผ่รังสีทั้งหมดในจักรวาลพบว่า 4% เป็นของวัตถุที่สามารถมองเห็นได้ 22% มาจากสสารมืด 74% มาจากพลังงานมืด แต่เป็นการยากมากที่จะทดสอบได้ว่าสสารมืดเกิดจากอะไร แต่เชื่อว่าน่าจะมาจากการประกอบกันของส่วนเล็ก ๆ ของ baryons จนเกิดเป็นสสารมืดขึ้น ซึ่งปัญหานี้เป็นปัญหาใหญ่ในการศึกษาด้านอนุภาคทางฟิสิกส์เนื่องจากมีมวลบางส่วนของระบบที่ศึกษาหายไป สสารมืด จึงเป็นสิ่งที่น่าสนใจในการศึกษาอย่างยิ่ง
