Postuluje się także, że ciemna materia może istnieć w formie atomowej, a nie cząstkowej. Oznaczałoby to, że składa się ona nie z cząstek, ale raczej z tworów podobnych do atomów (zwanych dark atoms – „ciemnymi atomami”). „Ciemne atomy” miałyby się składać z odpowiedników protonów i elektronów. Ta hipoteza ma zdaniem jej twórców tłumaczyć różnego typu rozbieżności w wynikach dotychczas przeprowadzonych eksperymentów związanych z próbami detekcji ciemnej materii.
Możliwości detekcji Ciemna materia stanowi relikt termiczny Wielkiego Wybuchu, ponieważ w wyniku ekspansji Wszechświata w ciągu pierwszych 10 nanosekund odległości między jej cząstkami stały się już tak duże, że nie mogły anihilować ze sobą. W ten sposób ciemna materia została „zamrożona” z ustaloną gęstością.
Hipotetyczne możliwości detekcji ciemnej materii opierają się na zaobserwowaniu: produktów anihilacji jej cząstek, która zachodzi obecnie w kosmosie, efektów oddziaływania jej cząstek ze zwykłą materią w wyniku rozpraszania, gdy uzyskana w wyniku tego procesu energia byłaby rejestrowana przez naziemne detektory, produkcji cząstek ciemnej materii w zderzaczach (zasadniczo mierzalna byłaby jedynie detekcja produktu ubocznego, czyli cząstki zwykłej materii). W wyniku anihilacji cząstek ciemnej materii ze sobą (mogą one być tzw.