La identificación de la materia oscura es uno de los retos más importantes de la física contemporánea. El IFUNAM participa desde el 2015 en experimentos de búsqueda directa de materia oscura, usando diferentes técnicas. El experimento PICO utiliza líquidos sobrecalentados (C3F8) en cámaras de burbujas; el experimento DEAP utiliza argón líquido; el experimento SBC será una cámara de burbujas con argón líquido y los experimentos DarkSide-20k y ARGO también utilizarán argón líquido como parte de la colaboración global para búsqueda de materia oscura con argón. PICO y DEAP se encuentran instalados en el laboratorio subterráneo canadiense SNOLAB, cerca de Sudbury, Ontario, a 2 kilómetros bajo la superficie de la tierra.
Por otro lado, la detección de neutrinos se ha desarrollado como una técnica moderna de exploración astrofísica. Nos permite, por ejemplo, estudiar las reacciones en el sol, la composición de la tierra, entre muchos otros temas interesantes. La observación del decaimiento doble beta, sin neutrinos, permitiría determinar si los neutrinos son partículas de Dirac o Majorana. El IFUNAM colabora desde el 2015 en el experimento SNO+, un detector de aproximadamente mil toneladas de centellador líquido el cual utilizará el isótopo telurio-130 para realizar una búsqueda muy sensible del decaimiento doble beta sin neutrinos. SNO+ también estudia neutrinos solares, geo-neutrinos, oscilaciones en reactores y sirve como un detector de neutrinos de supernovas. Asimismo, se colabora en el experimento SBC, que será una cámara de argón líquido para detectar la dispersión coherente neutrino-núcleo. También se ha iniciado un estudio para estudiar la viabilidad de medir este proceso en la central nuclear Laguna Verde en México. Finalmente, se participa en el experimento TIPS, un detector con centellador líquido que busca observar y medir por primera vez el decaimiento doble beta con neutrinos en el isótopo estaño-124.
El IFUNAM cuenta con un laboratorio de instrumentación para detectores de neutrinos y materia oscura, en el cual se desarrollan prototipos y mediciones de bajo ruido de fondo, además de la construcción de detectores.
