我們先從暗物質的探測原理談起。目前的絕大多數天文觀測表明宇宙中廣泛存在暗物質，暗物質佔宇宙總能量份額的近1/4，比熟知的普通物質多大約5倍。暗物質和普通物質的相互作用屬性不同，迄今為止除了引力效應我們沒有觀測到暗物質別的相互作用特徵。一個自然的猜測是暗物質是超出標準粒子物理模型的一種新的粒子。理論上暗物質和暗物質之間或者暗物質和普通物質之間可以存在弱相互作用（弱相互作用是4種基本相互作用之一，中微子和物質的相互作用就是弱相互作用），這也是認識暗物質本質的幾乎惟一途徑。

如果暗物質確實是一種新的粒子，而且具有弱相互作用屬性，那麼根據我們已經建立起來的粒子物理學知識，暗物質可能透過如下幾種方式和普通物質世界發生關聯。

(a) 暗物質粒子和普通物質粒子（如原子核）的碰撞。這個過程就類似於兩個檯球相撞，原本“靜止”的原子核被暗物質粒子撞擊後會彈開，我們的探測儀器可以記錄下彈開的原子核的運動，從而推斷暗物質粒子的屬性。這類探測方法稱作“直接探測”。目前國際上有數十家暗物質直接探測實驗，包括中國四川錦屏地下實驗室中執行著的CDEX高純鍺探測器實驗和PandaX液氙探測器實驗。

(b) 透過高能粒子對撞機撞出暗物質粒子。粒子加速器產生高能粒子並讓它們發生對撞，可以產生許多的新粒子，這是粒子物理學研究最有效的手段。暗物質粒子也可能在這樣的對撞過程中產生。這種方式稱作“對撞機探測”。目前國際上最大的粒子對撞設施是歐洲核子中心的大型強子對撞機，探索超出標準模型的新物理現象（包括暗物質）是其主要科學目標之一。

(c) 暗物質粒子自身的對撞（湮滅）或者衰變產生普通粒子。這個過程可以發生在宇宙中任何存在暗物質的地方，而且暗物質聚集越多，發生湮滅或衰變的機率越大。產生的普通粒子包括伽馬光子、正負電子、正反質子、中微子等。透過對宇宙射線、伽馬射線和中微子的觀測便可以探測暗物質粒子。這種方法稱作“間接探測”。由於地球大氣對宇宙射線和伽馬射線的阻擋，一般說來需要到太空去開展這類實驗。國際上主要的暗物質間接探測實驗包括美國的Fermi伽馬射線衛星，丁肇中教授領導，美國、歐洲、中國等多個國家和地區參加的空間站“阿爾法磁譜儀（AMS）”實驗和日本的空間站CALET實驗。

暗物質粒子探測衛星的科學儀器包括4個子探測器，從上到下依次為“塑膠閃爍體探測器”、“矽陣列探測器”、“晶體量能器”和“中子探測器”。塑膠閃爍體探測器主要測量入射粒子的電荷，矽陣列探測器測量粒子的電荷和方向，晶體量能器測量粒子能量、方向和種類，中子探測器可以進一步提供粒子種類資訊。和國際同類探測裝置相比，暗物質粒子探測衛星具有最高的能量測量精度和最高的粒子識別本領，將有可能在暗物質粒子探測和宇宙射線研究等方面取得突破性的進展。截至2017年9月30日，暗物質粒子衛星已經正常在軌工作640余天，獲取了約32億宇宙射線事例。首批科學成果將於2017年內發表。