La matière noire représente environ 26 % de l’univers. La première indication de son existence est venue en 1933 lorsque des observations astronomiques et des calculs des effets gravitationnels ont révélé qu’il doit y avoir plus de « substances » présentes dans l’univers que celles que les télescopes pouvaient voir.
La mesure de la vitesse de rotation des corps astronomiques dans les galaxies spirales nous apporte l’une des principales preuves de son existence.
On peut déterminer la masse d’une galaxie spirale en regardant à quelle vitesse les étoiles tournent autour de son centre. Plus leur vitesse est grande, plus la masse de la galaxie est élevée. En déterminant ainsi la masse des galaxies, on constate que celle-ci est bien plus grande que la masse de l’ensemble des étoiles qui la composent. Il existe ainsi de la matière en dehors des étoiles, matière qui ne brille pas.
Diverses mesures indiquent que cette matière n’est pas formée d’atomes tels que ceux qui composent la matière que nous connaissons : si tel était le cas, cette matière noire serait bien plus lumineuse. Les galaxies contiennent ainsi en quantité considérable une forme de matière inconnue en laboratoire, appelée matière noire.
Une hypothèse est que la matière noire est composée des particules supersymétriques partenaires de celles déjà connues dans le modèle standard. Les expériences du grand collisionneur d’hadrons pourraient éventuellement confirmer cette hypothèse.