推断星系团的质量比从星系团中发光星体推断出来的质量大了400倍，并首次提出了“暗物质”的概念。但这一观点在当时并未受到重视。
直到1970年，女科学家鲁宾和她的同时福特终于找到了令人信服的证据，他们通过对仙女座大星云星体旋转曲线的研究，发现了一个奇特的现象；根据牛顿万有引力定律。如果一个星系的质量主要集中在星系核心，那么星系外围的星体运行的速度将随着距离的增大而减小，但是从他们观测到的结果相当大的范围内星系外围星体运行的速度是恒定的！
于是他们得出了和扎维奇相似的结论，要么是牛顿万有引力定律不正确，要么星系非核心区域分布着许多没有被观测到的物质；由于牛顿万有引力定律尚未被证伪，所以暗物质就成了唯一的解释。
接着许多类似的天文现象被观测到。因此暗物质的存在理论被广泛认同。但是直到如今物理届也没有建立起一个可靠地暗物质模型，也没有真正找到暗物质。
暗物质的存在对粒子物理理论提出了新的挑战，在温伯格提出的标准模型中只有中微子可能是暗物质，但研究表明中微子无法成为宇宙中暗物质的主要组成部分。所以暗物质要求有超出标准模型的新物理模型。
物理学家们也提出了诸如最小超对称模型、额外维度模型、小希格斯模型等多种模型，但都没有办法获得确凿的实验证据。
由于暗物质不参与电磁反应的特性，所以很难用天文望远镜直接观测，所以物理学家们设计了三种不同的观测方式进行探索，分别是加速器观测、间接观测和直接观测。
加速器观测就是利用lhc进行粒子对撞，将暗物质创造出来。然后根据暗物质粒子带走的能量和分布来推测暗物质的性质。
间接观测就是观测暗物质粒子衰变后产生的稳定可见粒子，并根据这些线索逆推暗物质的属性。
直接观测则是在极深的地下建立起可以屏蔽绝大多数地面干扰信号的观测室，探测暗物
