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1989년에 독일 태생 미국의 물리학자 한스 G. 데멜트와 또 한 명의 미국의 물리학자인 노먼 F. 램지와 함께 노벨 물리학상을 공동수상했다. 파울은 전기작용으로 원자를 바꿔 이온을 포획하고 이온의 특성이 정확하게 측정되도록 하기 위해 충분히 오랫동안 이온을 머물게 하는 전자기 장치인 '파울트랩'을 발전시킨 공로로 상을 나누어 받게 되었다.

파울은 뮌헨공과대학과 베를린공과대학에서 공부했으며 1939년에 베를린공과대학에서 물리학 박사학위를 받았다. 1944년에 괴팅겐대학교의 강사가 되었으며 1950년부터 그곳의 정교수가 되었다. 또한 그는 1952년부터 본대학교에서 학생들을 가르쳤다.

그가 1950년대에 계발했던 파울트랩은 바뀐 분자들과 원자들을 작은 공간에서 절연하고 제한하는 교류장을 유지하기 위해서 라디오 주파수 전류를 사용했다. 파울트랩은 물리학자들이 고도의 정밀함으로 원자 특성을 연구하고 물리학 이론을 시험하도록 해주었으며 현대의 분광학에 중요한 도구가 되었다. 파울은 또한 그후에 현대 분광학에서 널리 적용된 원칙을 사용하면서 다른 질량의 이온을 분리하고 그 이온을 파울트랩에 저장하는 방법을 창안했다.