推動人們對「暗物質可能會更有生氣」產生預期的，與其說是天文學研究，倒不如說是對原子內部運作機制和亞原子粒子微觀世界的細緻探索。粒子物理學家有這樣一個傳統：能夠在已知物質的行為當中看出未知物質形式的蛛絲馬跡。他們的證據提供了完全獨立於宇宙中異常運動的另一條線索。對於暗物質而言，這條思路最早可以追溯到20世紀初放射性β衰變的發現。為瞭解釋放射性β衰變這種現象，當時的意大利理論學家恩里科·費米(Enrico Fermi)假定，自然界中存在一種新的作用力和一類新的作用力傳遞粒子，是它們導致了原子核的衰變。新的作用力類似於電磁力(electromagnetism)，新的粒子則類似於光子(photon)——不過有一點不同，而且至關重要。光子沒有質量，因而運動能力超強，費米卻主張這些新粒子必須很重。它們的質量會限制它們的活動範圍，這樣才能解釋為什麼這種作用力能夠導致原子核分裂，卻無法在其他情況下被人察覺。為了能夠再現出觀測到的放射性同位素的半衰期(half-life)，這些新粒子必須相當重——大約是質子質量的100倍，換算成粒子物理學裏的標準單位，就是大約100GeV(十億電子伏特)。這種新的作用力現在被稱為弱核力(weak nuclear force)，假想中的弱核力傳遞粒子則是W粒子和Z粒子，已經在20世紀80年代被人發現。它們本身並不是暗物質，但它們的性質暗示了暗物質的存在。按照粒子物理學家的經驗來推測，它們不應該有這麼重才對。這麼大的質量暗示，有東西在對它們施加影響——新的粒子導致它們承擔了更多的質量，就好像一位朋友老是誘惑你再多吃一塊蛋糕一樣。大型強子對撞機(Large Hadron Collider，LHC)的一項任務就是要尋找這些粒子，它們的質量應該跟W粒子和Z粒子的質量相當。事實上，物理學家認為排着隊等待被發現的粒子或許多達好幾十種——按照所謂的超對稱(supersymmetry)原理，每種已知粒子都有一種未知粒子與它對應。在這些假想的粒子當中，有一大類被統稱為弱相互作用大質量粒子(weakly interacting massive particle，WIMP)。之所以起這個名字，是因為這些粒子只通過弱核力發生相互作用。由於跟主宰着日常世界的電磁力完全「絕緣」，這些粒子根本是看不見的，也幾乎不會對普通粒子產生任何直接的影響。因此，它們成了宇宙中暗物質的完美候選者。
不過，這些粒子能否真正解釋暗物質，還取決於它們的數量有多少。而這，正是粒子物理學觀點真正吸引眼球之處。與其他任何種類的粒子一樣，WIMP粒子也是在宇宙大爆炸的「烈焰」中產生的。在宇宙的極早期，高能粒子碰撞既能創造WIMP粒子，也能摧毀WIMP粒子，因而在任意時刻，都會有一定數量的WIMP粒子存在。這一數量會隨時間而變，具體取決於受宇宙膨脹驅動的兩個相互牴觸的效應。第一個效應是宇宙這鍋「原湯」的冷卻，這會降低可用於產生WIMP粒子的能量，因此它們的數量會減少。第二個效應是粒子的稀釋，這會降低粒子碰撞發生的頻率，直到碰撞實際上不再發生為止。到了此時，也就是大爆炸後大約10納秒(nanosecond，十億分之一秒)，WIMP粒子的數量便被凍結了下來。宇宙不再擁有創造WIMP粒子所需的高能量，也不再具備摧毀它們所需的高密度。
根據WIMP粒子的預期質量以及它們的相互作用強度(這決定了它們彼此湮滅的發生頻率)，物理學家很容易就能計算出應該會有多少WIMP粒子被保留下來。令人驚訝的是，這樣計算出來的 WIMP粒子數量不多不少，在質量和相互作用強度的估算精度之內，剛好能夠解釋今天宇宙中的暗物質。如此不同尋常的吻合，被科學家稱為「WIMP巧合」(WIMP coincidence)。為解決粒子物理學領域的百年難題而被提出的粒子，就這樣乾淨利落地解釋了宇宙學的觀測事實。
這條證據鏈同樣暗示，WIMP粒子幾乎不發生相互作用。簡單估算一下就能夠預言，從你開始閱讀這篇文章時算起，已經有將近十億個這樣的粒子從你的身體裏穿過，除非你極其幸運，否則不會有任何一個粒子產生任何可以識別的影響。平均需要一年的時間，你才有可能遇到一個 WIMP粒子，被你細胞里的原子核散射，釋放出極其微弱的能量。為了有希望檢測到這樣的事件，物理學家建起了粒子探測器，長期監測大量的液體或者其他物質。天文學家還在尋找星系中的輻射爆發現象，這可能標誌着在星系中盤旋的 WIMP粒子發生了罕見的碰撞及湮滅事件。尋找WIMP粒子的第三種方法，則是在地球上的實驗室里嘗試着去合成它們。
著名的子彈星系團是天文學家手中最令人信服的暗物質證據之一。它實際上是一對相撞的星系團。碰撞並沒有影響星系裏的恆星(可見光圖像)，因為在星系團尺度下，恆星實在是太小了，但星際氣體雲狠狠地撞在了一起，釋放出X射線(粉色)。暗物質(藍色)的引力扭曲了背景天體發出的光，暴露了它自身的存在。暗物質與恆星依然交融在一起——表明不論是什麼粒子構成了暗物質，它們都非常不喜歡發生相互作用。制條件，排除了一大類理論模型。儘管這些觀測結果「毫無結果」，但理論上存在一個複雜暗宇宙的情形現在已經深入人心，以至於許多科學家認為，如果真的證明暗物質不過是一團團毫無差別的WIMP粒子，反倒會令人大跌眼鏡。畢竟，可見物質由一大堆各種各樣的粒子構成，發生着由更深層次優美對稱原理決定的多種相互作用，沒有跡象表明，暗物質和暗能量會有任何不同。我們或許不會遇到暗恆星、暗行星或者暗人類，但就像我們很難想像沒有了海王星、冥王星(Pluto)和一大堆更偏遠天體的太陽系會是一個完整的太陽系一樣，或許有朝一日，我們也將很難想像沒有一個錯綜複雜而且令人着迷的暗世界的宇宙會是一個完整的宇宙。
