²⁰⁵Tlは、²⁴¹Puから始まり、²³⁷Npを経由する崩壊系列であるネプツニウム系列で最終的に生じる安定同位体である。かつては²⁰⁹Biが最終的に生じる安定同位体とされていたが、2003年になって²⁰⁹Biがアルファ崩壊することが確かめられたため、²⁰⁵Tlに座を移すことになった。ただし、²⁰⁹Biは半減期が1900京年と、安定同位体と見なせるほど非常に長いものであるため、実質的には²⁰⁹Biが最終と考えても差し支えない。タリウムの安定同位体である²⁰⁵Tlと²⁰³Tlの親核種は、そのほとんどは天然に存在しない核種であり、非常に長い半減期を持つ²⁰⁹Biの影響も小さい。複数の崩壊系列で同位体の量が変化する鉛とは異なり、標準原子量は不変であると見なせる。実際、タリウムの標準原子量は鉛のそれより精度が1桁上回っている。
牛島満は1887年7月31日、薩摩藩士出身の陸軍中尉の父牛島実満と、同じく薩摩藩の武家の出である母牛島竹子との間に4人目の子として生まれた。牛島家は他の薩摩藩士の多くと同様に、明治維新による秩禄処分で家禄を失ったため上京し軍職に就いた。1887年に満は牛島家の四男として東京で誕生した、満が生まれてすぐ父が急逝したため、母は子ども達を連れて郷里である鹿児島に帰郷している。牛島家は薩摩藩で中クラスの家柄の士族で鹿児島に広大な土地、屋敷などの資産があったこと、また、母竹子は薩摩藩士松元家の次女で、松元家の庇護も受けたので、牛島家は生活に困ることはなく、子供らは十分な教育を受けることができた。牛島兄弟は皆優秀であったが、なかでも満は1894年に山下尋常小学校に入学すると、翌年には3年生に特進し10歳で卒業、1898年に他の生徒より1年早く鹿児島市尋常高等小学校に入学した。そして1900年に鹿児島県内の秀才が集まる第一鹿児島中学校を受験し、最年少でありながら10倍の競争倍率の難関を突破し入学した。その後は亡き父の後を継ぐために軍人への道を志し、1901年に熊本陸軍地方幼年学校（熊幼）に入校した。熊幼入校時に年齢13歳だった牛島の愛読書は、尊敬する鹿児島の偉人西郷隆盛の愛読書言志四録であったが、牛島は後年、同じ薩摩藩の西郷によく例えられている。幼年学校は全寮制で上下関係が厳しく、下級生は上級生を恐れていたが、当時の牛島は物静かな優等生であり、後輩であった神田正種は「牛島先輩はいつもニコニコして、親しみやすい先輩だった」と述べている。1904年に熊幼を卒業して東京の陸軍中央幼年学校に進み、1906年に陸軍士官学校に進んだ。士官学校でも勉強熱心さは変わらず、特に指揮刀をたずさえての部隊の指揮や号令のかけ方などに秀でており、戦術学と教練の成績は常にトップであった。また身体を使うことに優れ、器械体操は最優秀、剣道も幼いころから郷里鹿児島で叩き込まれた示現流を駆使し、その激しい掛声もあって目立っていた。食欲も旺盛で、士官学校時代のあだ名は『牛』であったという。1908年に士官学校を第20期生として卒業したが、牛島と下村定と吉本貞一は成績優秀で20期の三羽烏と呼ばれた。歩兵科の卒業席次2位、恩賜の銀時計を拝受。同年12月少尉に進級し、近衛歩兵第4連隊附となった。大柄で容姿端麗だった牛島は連隊旗手に抜擢された。1911年12月、中尉に進級。1912年に陸軍大学校に入校し、1916年に卒業（28期、56名）。陸大28期の同期には山下奉文、田中静壱らがいる。牛島の卒業席次は51位であった。1918年8月、シベリア出兵が始まり、シベリア派遣軍野戦交通部参謀としてウラジオストクに赴任した。牛島の仕事は広大なシベリアに部隊の配置を手配することであったが、目配り気配りの牛島にはうってつけの仕事で、緻密な輸送計画で円滑に部隊の配置や物資の支給を行った。同年12月大尉に進級し、シベリアからの帰国後は功績から功五級金鵄勲章を授与された。1919年4月、原隊である近衛歩兵第4連隊の中隊長を務めた後、1920年8月から陸軍歩兵学校教官となったが、同年に同郷の君子と結婚している。1924年少佐に進級すると歩兵第43連隊大隊長を拝命し、1925年4月には、歩兵第45連隊附の配属将校として、母校である第一鹿児島中学校に配属された。配属将校とは加藤高明内閣の宇垣一成陸軍大臣が実施したもので、全国の大学、中学校、師範学校などで、生徒を相手に学校教練や部隊教練や軍事講話などの軍事的な教育を行うため、それまでの予備役将校に変えて牛島らのような若手の現役将校を配属する制度であった。中学校に配属された将校の中で陸大卒は牛島だけで、また母校への凱旋ということもあり、大変な歓迎を受けている。当時の第一鹿児島中学校の石田校長は教育界で著名な人物でもあり、牛島は石田から教育者として影響を受けている。牛島はエリート軍人ながら気取ることなく生徒と接し、体操や剣道といった体育の授業では、自ら得意の鉄棒で大車輪や逆車輪を生徒の目の前でやってみせて模範を示したり、相撲のときは軍服を脱ぎ捨て、裸となって生徒と相撲をとった。また座学においても、難解な軍隊符号を解りやすく丁寧に生徒に教えている。授業が終わると生徒と一緒に甲突川に繰り出して、得意の魚釣りをして川遊びを楽しんだ。生徒らも最初は教練中の軍服姿のいかつい姿を思い出し打ち解けるまでに時間がかかったが、日がたつにつれてすっかりと馴染んでしまった。牛島は3年間母校に勤務したが、このときの教育者としての経験が、後の牛島の軍歴に役立つこととなった。当時、学校教練査察官をしていた永田鉄山大佐が一中を視察に来た際に、生徒を教育する牛島の姿を見て「学校教練の先駆けであるのみならず、将来の日本陸軍の柱石になるに違いない」と称賛している。