Slechts vier procent van het heelal begrijpen we goed in termen van de bekende elementaire deeltjes en hun interacties in de vorm van de elektromagnetische kracht, de zwakke en de sterke kernkracht en de zwaartekracht. Van de overige 96 procent van de energie in het heelal zien we wel de gevolgen, maar weten we niet wat het is. Een deel hiervan is de zogenaamde donkere materie, het grootste deel wordt donkere energie genoemd. De zwaartekracht die wordt veroorzaakt door donkere materie houdt melkwegstelsels en clusters van melkwegstelsels bij elkaar. Donkere energie daarentegen zorgt er juist voor dat het heelal als geheel steeds sneller uitdijt. De zoektocht naar de ontbrekende materie en energie gebeurt door de bewegingen van hemellichamen in kaart te brengen, en door gevoelige natuurkundige experimenten. Ook de theoretische fysica speelt hier een belangrijke rol. Grote internationale onderzoeksprogramma's, waaronder een omvangrijk Europees satellietproject, richten zich op de samenstelling van de donkere materie en de toestandsvergelijking van de donkere energie. Opheldering van het donkere deel van het heelal is één van de allergrootste uitdagingen in het fundamenteel onderzoek, waarin Nederland een beslissende rol kan spelen.