Ненулевая масса нейтрино и существование темной материи, природа которой неизвестна, свидетельствуют о том, что Стандартная модель физики частиц не полна.
К числу наиболее естественных кандидатов на роль темной материи относятся стерильные нейтрино. Эти частицы появляются в большинстве расширений Стандартной модели на случай массивных нейтрино. Стерильные (правые) нейтрино это нейтральные лептоны. Являясь SU(2) синглетами они не участвуют в слабых взаимодействиях. Однако, за исключением специальных вырожденных случаев, они смешиваются с активными (левыми) нейтрино и приводят к появлению дополнительных массовых состояний в спектре. С экспериментальной точки зрения, в пользу существования стерильных нейтрино говорят результаты некоторых осцилляционных экспериментов с короткой базой (LSND и MiniBooNE), реакторная аномалия и результаты калибровки радиохимических экспериментов по измерению потоков солнечных нейтрино. Эти аномалии можно описать в предположении одного или двух легких стерильных нейтрино с массой порядка 1 эВ. Гипотеза о существовании дополнителнительных легких нейтрино не противоречит современным космологическим данным по измерениям анизотропии реликтового излучения и по распространенности легких элементов в свете теории первичного нуклеосинтеза. Более того, эта гипотеза может снять существующие на сегодняшний день противоречия в наблюдениях Вселенной на малых и больших красных смещениях, а именно между данными эксперимента Планк, локальными измерениями постоянной Хаббла и имеющейся статистикой больших скоплений галактик. С точки же зрения объяснения темной материи, наиболее интересным является диапазон масс стерильных нейтрино в области 1-10 кэВ.
По аналогии с тремя поколениями фермионов Стандартной модели, можно ожидать, что стерильные правые нейтрино также образуют поколения. Обнаружение одного поколения стерильных нейтрино придаст уверенности в существовании остальных поколений. Если одно из них образует темную материю, соотношение между массой и углом смешивания такого нейтрино существенно ограниченo астрофизическими наблюдениями, такими как поиск гамма-линии от распада стерильных нейтрино в галактических гало. Эти ограничения не распространяются на остальные поколения. В связи с этим прямые лабораторные поиски стерильных нейтрино представляют особенный интерес, как в области значений параметров соответствующих сектору темной материи, так и вне ее. Обнаружение стерильных нейтрино даст ответ сразу на ряд фундаментальных вопросов физики частиц (структура массовой матрицы нейтрино, характер расширения стандартной модели, несохранение лептонного числа), астрофизики и космологии (темная материя).