Целью экспериментальных работ лаборатории является развитие методов прямого детектирования тёмной материи. Предполагается разработать детекторы тёмной материи нового типа, обладающие предельной чувствительностью, а именно двухфазные криогенные лавинные детекторы на основе газовых электронных умножителей, работающие в жидком аргоне и ксеноне. Развитые методы регистрации с использованием сверхчувствительных криогенных лавинных детекторов могут найти применения и в других областях: в области регистрации нейтрино для дистанционного контроля ядерных реакторов и в области медицинской визуализации, в частности для позитронной эмиссионной томографии.

Лабораторией ведутся экспериментальные и теоретические работы по поиску тёмной материи, тёмной энергии и антиматерии. Согласно сегодняшним представлениям, во Вселенной есть только 5% вещества, из которого состоят люди и объекты вокруг. Примерно 25% – это малоизученная тёмная материя, которая, по-видимому, представляет собой элементарные частицы или чёрные дыры, – то, что вполне укладывается в границы понимания современной физики. Но остальные 70% – это тёмная энергия, о которой науке почти ничего неизвестно.

Руководитель лаборатории – Александр Долгов, лауреат премии М. Маркова “За пионерские работы в области теоретической астрофизики и космологии", лауреат премии Понтекорво за исследование роли нейтрино в космологии и премии Фридмана за применение методов квантовой теории в космологии.