L'un des principaux objectifs de PAMELA est de rechercher la matière noire, un type hypothétique de matière qui n'interagit pas avec le rayonnement électromagnétique. On pense que la matière noire constitue une fraction importante de l’univers, mais sa nature est inconnue. PAMELA peut rechercher la matière noire en recherchant un excès de positrons et d'électrons dans les rayons cosmiques, qui pourrait être produit par l'annihilation des particules de matière noire.
PAMELA n'a pas encore détecté d'excès statistiquement significatif de positrons et d'électrons dans les rayons cosmiques, mais elle a fixé des limites supérieures à la quantité de matière noire pouvant exister. Ces limites supérieures reposent sur l’hypothèse que les particules de matière noire s’annihilent en positrons et en électrons, mais PAMELA est également sensible à d’autres canaux d’annihilation de la matière noire.
En plus de rechercher la matière noire, PAMELA a également réalisé un certain nombre d'autres observations importantes. Celles-ci incluent la découverte d'une modulation dépendant du temps du flux de rayons cosmiques, que l'on pense être causée par l'interaction des rayons cosmiques avec le vent solaire, et la détection d'un spectre électronique de haute énergie qui pourrait être dû aux pulsars ou restes de supernova.
PAMELA continue d'opérer en orbite et devrait continuer à apporter d'importantes contributions à notre compréhension des rayons cosmiques et de la matière noire pendant de nombreuses années à venir.
